KR20010021613A - Gps guided munition - Google Patents

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KR20010021613A
KR20010021613A KR1020007000171A KR20007000171A KR20010021613A KR 20010021613 A KR20010021613 A KR 20010021613A KR 1020007000171 A KR1020007000171 A KR 1020007000171A KR 20007000171 A KR20007000171 A KR 20007000171A KR 20010021613 A KR20010021613 A KR 20010021613A
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KR1020007000171A
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아보트안토니에스
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칼 제이. 호크
노드롭 그루만 코포레이션
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Abstract

본 발명은 군수품에 부착되는 형상을 가지는 하우징, 적어도 1개의 비행 제어 표면, 군수품을 유도하기 위해 비행 제어 표면의 운동에 영향을 미치는 액츄에이터, 액츄에이터 기구를 제어하기 위한 유도 시스템을 갖는 테일핀 조립체에 관한 것이다. 유도 시스템은 액츄에이터 기구의 제어에 영향을 미치기 위한 위성 위치 결정 시스템(GPS) 수신기를 갖는다.The present invention relates to a tail fin assembly having a housing having a shape attached to a munition, at least one flight control surface, an actuator affecting the movement of the flight control surface to guide the munition, and an induction system for controlling the actuator mechanism. will be. The induction system has a satellite positioning system (GPS) receiver to influence the control of the actuator mechanism.

Description

GPS 유도 군수품{GPS GUIDED MUNITION}GPS guided munitions {GPS GUIDED MUNITION}

본 특허 출원은 1997년 2월 27일자 출원으로 발명의 명칭이 민간용 GPS 수신기에 대한 비행중 정확도 향상(ON-THE-FLY ACCURACY ENHANCEMENT FOR CIVIL GPS RECEIVERS)이며 그 내용이 이하에 참고로서 인용된 미국 특허 08/806,685호의 일부 계속 출원이다.This patent application, filed February 27, 1997, is a US patent entitled ON-THE-FLY ACCURACY ENHANCEMENT FOR CIVIL GPS RECEIVERS, the disclosure of which is incorporated herein by reference. Part of the ongoing application of 08 / 806,685.

전쟁에서의 공수 군수품의 사용은 잘 알려져 있다. 이러한 군수품은 대체로 사실상 폭발물로 충전된 일반적으로 튜브 상의 하우징, 폭발물을 기폭시키는 충격 신관 및 기폭 장치를 갖는 노즈, 강하 중의 군수품의 동작을 안정시키는 핀을 포함함으로써, 목표물과 그 노즈를 착탄시키는 것에 의해 폭발이 제대로 이루어진다. 이러한 공수 군수품의 사용으로 적 목표물을 파괴할 수 있음에 따라 전쟁 기술에 큰 진보가 이루어지면서, 바람직하지 못한 인명 손실 및/또는 군장비의 파괴를 경감할 수 있었다.The use of airborne munitions in war is well known. Such munitions generally include housings on tubes generally filled with substantially explosives, shock fuses to detonate explosives and noses with detonators, and pins to stabilize the operation of munitions during descent, thereby impacting the targets and the noses by Explosion is working properly. The use of these airborne munitions could destroy enemy targets, making great advances in warfare technology, and reducing undesired loss of life and / or destruction of military equipment.

그러나 당업자들이 주지하는 바와 같이, 종래의 군수품은 소망의 목표물을 효과적으로 파괴하기 위해서는 일반적으로 극히 고정확도로 또는 극히 대량으로 투하되어야 한다. 따라서 바람직하지 못하게 저고도에서 또는 바람직하지 못하게 다수의 출격을 하여 이러한 군수품을 떨어뜨릴 필요가 자주 있다. 바람직한 고도 이하에서 종래의 군수품을 떨어뜨리면, 비행기와 승무원이 치명적인 대공 포대와 지대공 미사일에 노출된다. 이러한 대공 포대와 지대공 미사일의 정확도는 저공 비행으로 인해 목표물의 범위(비행기의 고도)가 축소함에 의해 크게 향상된다. 이러한 이유로 저고도 폭격은 매우 위험하여 좀처럼 수행하지 않는다. 물론 바람직하지 못한 다수의 출격은 비싸고 시간 낭비이며, 비행기 및 승무원을 대공 포대 및 지대공 미사일 등의 방공 무기에 빈번하게 노출시킨다.However, as those skilled in the art will appreciate, conventional munitions should generally be dropped with extremely high accuracy or in extremely large quantities to effectively destroy the desired target. Therefore, it is often necessary to drop these munitions undesirably at low altitudes or with undesirably large numbers of sorties. Dropping conventional munitions below the desired altitude exposes planes and crew to deadly AA guns and surface to air missiles. The accuracy of these AA guns and surface-to-air missiles is greatly enhanced by the reduction in target range (aircraft altitude) due to low-flying. For this reason, low altitude bombing is so dangerous that it is rarely carried out. Of course, many undesirable sorties are expensive and time-consuming, and frequently expose planes and crews to air defense weapons such as anti-air guns and surface-to-air missiles.

따라서 대공 포대 및/또는 지상 발사 미사일의 효력을 크게 경감시키기 위해 이러한 종래의 군수품을 충분한 고도에서 떨어뜨릴 때에 자연히 따르게 되는 정확도의 부족을 보상하기 위해서는 다수의 출격을 하여야 한다. 이렇게 하여 이러한 종래의 군수품을 목표물에 대량 운송함으로써 높은 고도 폭격으로 인한 정확도의 감소를 보충하여, 따라서 목표물을 파괴할 확률을 높이게 된다.Therefore, a number of sorties must be made to compensate for the lack of accuracy that naturally follows when these conventional munitions are dropped at a sufficient altitude to greatly mitigate the effectiveness of anti-air guns and / or ground-fired missiles. In this way, the mass shipment of such conventional munitions to the target compensates for the decrease in accuracy due to high altitude bombing, thus increasing the probability of destroying the target.

종래의 군수품의 지상 목표물에 대한 신뢰성 있는 파괴 능력의 부족을 극복하기 위한 시도로서, 특히 높은 고도에서 떨어뜨리기 위해 스마트 군수품(smart munition)을 개발하였다. 이러한 스마트 군수품은 원하는 목표물로 군수품을 기동시키기 위한 유도 및 비행 제어 시스템을 사용한다. 유도 시스템은 군수품의 현 위치 및 목표물의 위치에 의거하여 제어 표면에 제어 신호를 주어서, 제어 표면이 이 군수품을 목표물로 향해 기동시킨다. 이러한 유도 시스템은 공지의 원리에 따라 작동하고 대체로 레이저 유도, 적외선 유도 및/또는 레이더 등의 기술을 이용한다. 이러한 유도 군수품에 의해 대공 포대 및/또는 지상 발사 미사일의 효력을 크게 경감시키고 또한 출격 회수를 크게 줄일 수 있도록 충분한 고도로 비행함으로써 적 목표물을 신뢰성 있게 파괴할 수 있다.In an attempt to overcome the lack of reliable destruction of conventional munitions' ground targets, smart munitions have been developed, particularly for dropping at high altitudes. These smart munitions use guidance and flight control systems to maneuver munitions to desired targets. The guidance system gives a control signal to the control surface based on the current position of the munition and the position of the target, so that the control surface maneuvers the munition toward the target. Such induction systems operate according to known principles and generally employ techniques such as laser induction, infrared induction and / or radar. These guided munitions can reliably destroy enemy targets by flying high enough to greatly reduce the effectiveness of anti-aircraft guns and / or ground-launched missiles and greatly reduce the number of sorties.

다양한 각종 군수품을 의도한 목표물로 유도하기 위해서 위성 위치 결정 시스템(GPS)을 사용하는 것이 잘 알려져 있다. 지표면의 임의 위치의 적당한 수신기나 스테이션에 정확한 항법 정보 및 위치 결정을 제공하기 위해서 다중의 GPS 위성단이 구현 중에 있거나 계획 단계에 있다. 이러한 GPS 시스템으로는 미국 정부가 운영하는 NAVSTAR GPS (Navigational Satellite Timing and Ranging Global Positioning System), 구소련 정부에 의해 계획된 GLONASS 시스템과, NAVSAT과 GRANAS로 알려져 있으며 현재 개발 중인 2개의 유럽 시스템이 있다. 설명의 편의상 이하의 논의 및 공개는 특히 NAVSTAR GPS와 함께 사용하였을 때의 특징에 초점을 두지만, 본 발명은 다른 위성 위치 결정 시스템에도 마찬가지로 적용된다.It is well known to use a satellite positioning system (GPS) to guide a variety of munitions to their intended targets. Multiple GPS satellites are being implemented or are in the planning phase to provide accurate navigation information and positioning to the appropriate receiver or station at any location on the earth's surface. These GPS systems include the NAVSTAR Navigational Satellite Timing and Ranging Global Positioning System (NAVSTAR), a GLONASS system planned by the Soviet Union, and two European systems, known as NAVSAT and GRANAS, currently under development. For ease of explanation, the following discussion and disclosure focuses on features, particularly when used with NAVSTAR GPS, but the invention applies equally to other satellite positioning systems.

미국 정부가 운영하는 NAVSTAR GPS는 6개의 분리된 순환 궤도의 각각에 4개의 공전 GPS 위성이 존재하여 총 24개의 GPS 위성으로 되며, 그 중 21개는 작동중이고 3개는 여분이다. 위성 궤도는 극이나 적도가 아니라 서로 기울어진 평면에 놓이고 각각의 위성은 대략 12시간에 1회꼴로 지구를 공전하여 지구가 일회 자전하는 동안 정확하게 2회 공전한다. 이와 같이 배치함으로써 적어도 4개의 위성이 전세계에 걸쳐서 하루 24시간 내내 동일 시야 내에 들어오게 된다. 주어진 시간에서의 각 위성의 위치는 정밀하게 알려지며 항법 신호는 계속해서 지구에 전송되어 시간(GPS 시간)에 대한 공간에서의 위성의 위치를 지시하는 위치 정보를 제공한다. 이 위치 정보는 에페메리스 데이터(ephemeris data)로 알려져 있다. 에페메리스 데이터에 부가하여, 각 위성에 의해 전송된 항법 신호에는 신호가 전송되는 정밀한 시간의 표시가 포함되어 있다. 따라서 항법 신호 수신기와 전송 위성 간의 거리 또는 범위는 이 시간 표시를 사용하여, 1) 신호가 수신기에 수신되는 시간을 표시하고, 2) 전달 시간 지연량, 즉 전송 시간과 수신 시간의 차를 계산하고, 3) 지연량에 신호의 전달 속도를 곱하여 결정될 수 있다. 이 결정의 결과, 전송 위성으로부터 수신기까지의 슈도레인지(pseudorange)가 산출되게 된다. 이 거리를 슈도레인지라고 하는 것은 수신기의 시계가 GPS 시간에 정밀하게 동기화되지 않고, 대기를 통한 전달에 의해 항법 신호 전달 시간에 유도된 지연 등의 요인으로 인해 부정확성이 발생하기 때문이다. 이 부정확성은 각각 클록 바이어스(오차)와 대기 바이어스(오차)를 초래하고, 클록 바이어스는 수밀리초나 될 수도 있다. 어쨌든 항법 신호에서의 2가지 정보, 즉 적어도 4개의 위성으로부터 송신된 에페메리스 데이터와 슈도레인지를 사용하여 지구의 중심에 대한 수신기의 위치 및 시간을 수동 삼각 측량 기술(passive triangulation techniques)을 써서 결정할 수 있다.The NAVSTAR GPS, operated by the US government, has four orbital GPS satellites in each of six separate circular orbits, making a total of 24 GPS satellites, 21 of which are active and three of which are redundant. The satellite orbits lie on planes that are inclined to each other, not to poles or equators, and each satellite orbits the earth approximately once every 12 hours, making exactly two revolutions during one rotation of the earth. This arrangement allows at least four satellites to enter the same field of vision 24 hours a day throughout the world. The position of each satellite at a given time is known precisely and the navigation signal is continuously transmitted to Earth to provide position information indicating the position of the satellite in space with respect to time (GPS time). This location information is known as ephemeris data. In addition to the ephemeris data, the navigation signal transmitted by each satellite includes an indication of the precise time at which the signal is transmitted. Thus, the distance or range between the navigation signal receiver and the transmitting satellite uses this time indication to 1) indicate the time the signal is received at the receiver, 2) calculate the amount of propagation delay, i.e. the difference between the transmission time and the reception time, , 3) can be determined by multiplying the propagation rate of the signal by the delay amount. As a result of this determination, a pseudorange from the transmitting satellite to the receiver is calculated. This distance is referred to as the pseudorange because the receiver's clock is not precisely synchronized to the GPS time, and inaccuracies are caused by factors such as delay induced in the navigation signal propagation time by delivery through the atmosphere. This inaccuracy results in clock bias (error) and standby bias (error), respectively, which may be several milliseconds. In any case, using the two information in the navigation signal, ephemeris data and pseudoranges transmitted from at least four satellites, the position and time of the receiver relative to the center of the earth can be determined using passive triangulation techniques. have.

NAVSTAR GPS에 대한 보다 상세한 논의는 B.W. Parkinson과 S.W. Gilbert에 의한 기사 NAVISTAR:Global Postioning Sysetm-Ten Years Later, (IEEE의 회보, Vol 71, No 10, 1983년 10월)와 GPS: A guide to the Next Utility (트림블 네비게이션사, 미국 캘리포니아 서니베일, 1989년)의 1~47 페이지 본문에 나와 있으며, 이 둘을 이하 참조로서 인용한다.A more detailed discussion of NAVSTAR GPS can be found in B.W. Parkinson and S.W. Article by Gilbert NAVISTAR: Global Postioning Sysetm-Ten Years Later, (IEEE Newsletter, Vol 71, No 10, October 1983) and GPS: A guide to the Next Utility (Trimble Navigation, Sunnyvale, California, USA) 1989, pages 1-47, both of which are incorporated herein by reference.

NAVSTAR GPS는 반송파 전파 슈도랜덤 신호에 대해 2가지 방식의 코드 변조를 고려한다. 제1 방식인 조잡/획득(Coarse/Acquisition) 코드에서는 반송파가 C/A 신호에 의해 변조되며 C/A 코드라고 칭하고, 또한 표준 위치 결정 서비스(Standard Positioning Service)(SPS)라고도 칭한다. 변조의 제2 방식은 일반적으로 정밀 또는 보호(P) 코드라고 칭하고, 또한 정밀 위치 결정 서비스(Precise Positioning Service)(PPS)라고도 칭한다. P코드의 암호 버전, 즉 Y 코드는 미국 정부에 의해 특별히 승인을 받은 지상 수신기 만에 의한 사용 만을 의도하기 위해서 Y코드 시퀀스를 비밀 유지하여 공개적으로 이용할 수 없도록 한 것이다. 이는 C/A 코드 변조를 통해 제공되는 데이터 만에 의존하는 NAVSTAR GPS 사용자들이 늘어나게 하여, 불행하게도 위치 결정 시스템의 정확도를 감소시키는 결과를 초래한다. 또한 미국 정부는 클록 파라미터를 변경하여 GPS 위성으로부터 전송되는 C/A 코드 GPS 신호에 오차를 유도함으로써, 즉 위성 클록의 위상 및 주파수를 고의적으로 흐트러트리는 등 하여 1개 이상의 위성에 대한 클록 파라미터를 약간 또는 크게 수정함으로써, 선별적으로 GPS를 훼손하는 데, 이러한 책략은 선별 능력(selective availability), 또는 간단히 SA로 알려져 있다. SA는 여러 이유로 가동될 수 있는데, 미국방성은 국가 안보를 위해 작동할 수 있다. SA가 작동되어도 미국 정부는 여전히 NAVSTAR GPS를 사용할 수 있는데, SA 효과를 제거하는 보상 수단에 액세스하기 때문이다. 그러나 보상되지 않은 C/A 코드 데이터는 정확도가 크게 떨어져, 즉 열화되어 버린다. 상술의 견지에서 볼 때, C/A 코드 변조 수신기는 민용 또는 민간용 수신기 또는 장비라고 칭하고, Y-코드 수신기를 군용 수신기 또는 장비라고 칭한다. 일반화를 위해서 민용 수신기라고 칭하는 것은 가변 또는 열화된 정확도의 GPS 수신기 또는 장비를 가리키고, 군용 수신기라고 칭하는 것은 정밀한 정확도의 GPS 수신기 또는 양호한 정확도의 GPS 수신기 또는 장비를 가리키는 것으로 한다.NAVSTAR GPS considers two types of code modulation for carrier propagation pseudorandom signals. In a Coarse / Acquisition code, which is a first scheme, a carrier is modulated by a C / A signal and referred to as a C / A code, and also referred to as a Standard Positioning Service (SPS). The second way of modulation is generally referred to as precision or protection (P) code, and also referred to as Precise Positioning Service (PPS). The cryptographic version of the P-code, or Y-code, is intended to be used only by terrestrial receivers specifically approved by the US government to keep the Y-code sequence secret and not publicly available. This increases the number of NAVSTAR GPS users who rely solely on data provided through C / A code modulation, which unfortunately results in reducing the accuracy of the positioning system. The U.S. government also alters the clock parameters to induce errors in the C / A code GPS signal transmitted from the GPS satellites, i.e. deliberately disturbing the phase and frequency of the satellite clocks, thereby slightly altering the clock parameters for one or more satellites. Or by making a large modification, which selectively compromises GPS, this strategy is known as selective availability, or simply SA. SA can operate for a number of reasons, and the Department of Defense can operate for national security. Even if SA is operational, the US government can still use NAVSTAR GPS because it has access to compensation measures that eliminate the SA effect. However, uncompensated C / A code data is greatly degraded, that is, degraded. In view of the above, a C / A code modulation receiver is referred to as a civilian or civilian receiver or equipment, and a Y-code receiver is referred to as a military receiver or equipment. For the sake of generalization, a civil receiver refers to a GPS receiver or equipment of variable or deteriorated accuracy, and a military receiver refers to a GPS receiver or equipment of accurate accuracy or a GPS receiver or equipment of good accuracy.

GPS의 여러 응용예에서, 사용자가 정밀 위치 결정 서비스(PPS) 정확도를 구사할 수 있는 비밀 키에 액세스할 수 있더라도 비용 및 복잡성을 줄이기 위해서, 예를 들어 이동성 또는 소모성 차량에 민용 GPS 수신기를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 소모성 차량이나 일부 형태의 발사 차량으로부터 발사하는 무기에 특히 그러하다. 사용자가 PPS에 대해 허가되어 있으면, 소모성 차량에 설치된 민용 장비보다 훨씬 정확한 군용 GPS 수신기를 발사 차량에 보유할 수도 있다.In many applications of GPS, in order to reduce cost and complexity, even if a user has access to a secret key capable of precision positioning service (PPS) accuracy, it may be desirable to use a civil GPS receiver, for example, in a mobile or consumer vehicle. desirable. This is especially true for weapons that fire from consumable vehicles or some form of launch vehicle. If the user is authorized for PPS, the launch vehicle may have a military GPS receiver that is more accurate than civil equipment installed in a consumable vehicle.

차분 GPS(DGPS) 보정 처리는 고정확도의 민용 GPS 응용예에 이용할 수 있는 것으로, 고정 검사 안테나 좌표를 사용하고 기지국으로부터 거의 실시간으로 오는 수정을 필요로 한다. 대개의 민용 GPS 수신기는 고유한 정확도 제한을 갖는데, 주로 미국 국방성에 의해 신호에 유도되어진 상기한 고의적 열화에 기인한 것으로, 이 제한은 DGPS 처리에 의해 없앨 수 있다. 민용 GPS 수신기의 정확도는 상기한 대로 일반적으로 표준 위치 결정 서비스 또는 SPS라고 칭하며, 차분 수정이 없이 100미터 보다 양호한 정도이다. 정확도 제한의 어느 만큼은 주파수를 1개만 사용함으로써 이온층 지연으로 인한 오차의 측정을 방해하는 것과, 보다 정확한 정밀 P(Y) 코드 대신에 조잡/획득(C/A) 코드를 사용하는 것에 기인하지만, 정확도 제한에 기여하는 제1 인자는 위성 시계의 위상 및 주파수를 고의적으로 흐트러뜨리는 SA 때문이다. 군장비는 암호키의 사용을 통해서 허가 받은 사용자에게만 가용한 데이터를 사용한 알고리즘에 의해 SA 오차를 제거한다. 게다가 군수신기의 사용자는 이온층 지연의 측정 및 보상을 하게 하는 제2 주파수를 추적할 수 있다.Differential GPS (DGPS) correction processing is available for high accuracy civil GPS applications, which requires fixed inspection antenna coordinates and requires near real-time correction from the base station. Most civil GPS receivers have inherent accuracy limitations, primarily due to the deliberate deterioration induced in the signal by the US Department of Defense, which can be removed by DGPS processing. The accuracy of a civil GPS receiver is generally referred to as standard positioning service or SPS as described above and is better than 100 meters without differential correction. Some of the accuracy limitations are due to the use of only one frequency, which hinders the measurement of errors due to ion layer delay, and the use of coarse / acquisition (C / A) codes instead of more accurate precision P (Y) codes. The first factor contributing to the limitation is the SA which intentionally disturbs the phase and frequency of the satellite field of view. Military equipment eliminates SA errors by algorithms using data available only to authorized users through the use of cryptographic keys. In addition, the user of the receiver can track a second frequency that allows measurement and compensation of the ion layer delay.

그러나 이러한 유도 군수품은 매우 정확하고, 따라서 높은 고도로부터 떨어질 때에도 지상의 적 목표물을 파괴하는데 지극히 효과적일지라도, 지극히 비싸다는 고유의 취약점을 갖는다. 유도 군수품은 그 자체가 종래의, 즉 비유도 군수품보다 매우 비쌀 뿐만 아니라, 군수품을 운반할 비행기는 유도 군수품을 싣기 위해서 광범위하고 매우 비싼 개조를 거쳐야 한다. 대체로 항공 전자 장치 및 제어 장치가 부가로 조종실에 소요되고, 조종실로부터 폭탄 더미, 즉 파일론(pylon)에 배선을 해야 하며, 유도 군수품에 무기 특유의 전자 및 기계 인터페이스가 설치되어야 한다. 이들은 고가이므로, 이러한 유도 군수품은 대체로 매우 전략적 가치가 높은 목표물에 대해서만 확보된다.However, these guided munitions are inherently vulnerable to being extremely accurate and therefore extremely expensive, even if they are extremely effective at destroying ground targets even when they are falling from high altitudes. Guided munitions themselves are much more expensive than conventional, i.e., non-induced, munitions, as well as airplanes carrying munitions have to undergo extensive and very expensive modifications to carry them. In general, avionics and control devices are additionally consumed in the cockpit, wired from the cockpit to a pile of bombs, or pylons, and weapons-specific electronic and mechanical interfaces are to be installed in guided munitions. Because these are expensive, these guided munitions are usually secured only for targets of very high strategic value.

상술한 견지에서 볼 때, 종래의 군수품보다 정확도가 향상되면서도 유도 군수품보다 훨씬 저렴한 군수품, 즉 공수 군수품을 제공하는 것이 바람직하다.In view of the above, it is desirable to provide a munitions article, that is, an airborne munitions article, which is much cheaper than a guided munition article while improving accuracy than the conventional munitions article.

본 발명은 일반적으로 폭탄 등의 군수품에 관한 것으로, 더 상세하게는 가격 경쟁력이 있는 무기 시스템를 제공하기 위해서, 군수품에 저가의 민간 GPS 수신기를 사용하는 GPS 유도 군수품에 관한 것이다. 차분 GPS(DGPS) 수정 처리가 GPS 유도 군수품의 정확도 향상에 사용된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 애프터마켓 테일핀 키트가 설치되어 기존의 비유도 군수품을 GPS 유도 군수품으로 간단하고 저렴하게 전환할 수 있다. 자동 작동 폭탄 제어 장치에 의해 고가의 비행기 변형을 할 필요가 없어진다.The present invention relates generally to munitions such as bombs, and more particularly to GPS guided munitions using low cost civil GPS receivers in munitions in order to provide a cost competitive weapon system. Differential GPS (DGPS) correction processing is used to improve the accuracy of GPS guided munitions. According to a preferred embodiment of the present invention, the aftermarket tail pin kit is installed to convert the existing non-guided munitions to GPS guided munitions simply and inexpensively. Automated bomb control eliminates the need for expensive airplane modifications.

도1은 비행기의 위치는 군용 GPS 수신기를 통해서 계속해서 업데이트되고 군수품의 위치는 발사까지 비행기의 군용 GPS 수신기를 통해서 계속해서 업데이트되다가 그 후로는 내장된 민간용 GPS 수신기를 통해서 업데이트되는 경우에서 비행기에 의해 목표물에 군수품이 떨어지는 것을 나타내는 도면.1 shows that the position of the aircraft is continuously updated through the military GPS receiver and the position of the munitions is continuously updated by the aircraft's military GPS receiver until launch, and subsequently by the aircraft in the built-in civil GPS receiver. Drawing showing munitions falling on the target.

도2는 단일의 비행기가 단일의 목표물에 복수의 군수품을 떨어뜨리는 것을 나타내며, 또한 단일의 비행기가 단일의 군수품들을 복수의 목표물에 떨어뜨리는 것을 나타내는 도면.2 shows a single plane dropping a plurality of munitions on a single target, and a single plane dropping a single munitions on a plurality of targets.

도3은 군수품이 본 발명에 의한 테일핀 키트를 포함한 경우에서 GPS 유도 군수품을 탑재한 비행기를 나타내며, 또한 승무원 다리에 스트랩된 자동 폭탄 제어 장치를 나타내는 도면.Figure 3 shows a plane equipped with GPS guided munitions in the case where the munition includes a tail pin kit according to the present invention, and also shows an automatic bomb control device strapped to the crew legs.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 GPS 유도 군수품, 즉 폭탄이 적재된 비행기를 나타내는 측면도.Figure 4 is a side view showing a GPS guided munitions, that is, a plane loaded with a bomb according to a preferred embodiment of the present invention.

도5는 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품의 검증 및 시험, 미션 데이터 로드 및 비행을 나타내는 개략도.Figure 5 is a schematic diagram showing the verification and testing of GPS guided munitions, mission data loading and flight according to the present invention.

도6은 GPS 유도 군수품의 테일핀 키트가 달린 비행기 내에 배치된 폭탄 제어 장치의 상호 작용을 나타내는 블록도.6 is a block diagram showing the interaction of a bomb control device disposed in an airplane with a tailfin kit of GPS guided munitions.

도7은 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품의 버스를 갖춘 비행기와의 호환성을 나타내는 블록도.Fig. 7 is a block diagram showing compatibility with an airplane equipped with a bus of GPS guided munitions according to the present invention.

도8은 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품의 항법 시스템을 나타내는 블록도.Fig. 8 is a block diagram showing a navigation system for GPS guided munitions according to the present invention.

도9는 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품을 이용한 대개의 미션에 관련된 스텝을 나타내는 순서도.Fig. 9 is a flowchart showing steps related to most missions using GPS guided munitions according to the present invention.

도10은 본 발명의 GPS 유도 군수품의 발사 준비를 나타내는 순서도.Fig. 10 is a flowchart showing preparation for launching a GPS guided munition of the present invention.

도11은 본 발명의 폭탄 제어 장치의 제어 및 표시를 나타내는 상면도.Figure 11 is a top view showing the control and display of the bomb control device of the present invention.

도12는 본 발명의 폭탄 제어 장치의 블록도.12 is a block diagram of a bomb control device of the present invention.

도13은 본 발명의 폭탄 제어 장치의 초기화를 나타내는 순서도.Figure 13 is a flow chart showing the initialization of the bomb control device of the present invention.

도14는 본 발명의 테일핀 키트(TK10)의 유도 및 피행 제어 요소를 포함하여 나타낸 부분 사시도.Figure 14 is a partial perspective view showing the induction and flight control element of the tail pin kit (TK10) of the present invention.

도15는 본 발명의 테일핀 키트의 베이스라인 블록도.Figure 15 is a baseline block diagram of the tailpin kit of the present invention.

도16은 본 발명에 의한 테일핀 키트의 작동을 나타내는 순서도.Figure 16 is a flow chart showing the operation of the tail pin kit according to the present invention.

도17은 본 발명에 의한 테일핀 키트의 항법 장치의 칼만(Kalman) 필터를 나타내는 블록도.Fig. 17 is a block diagram showing a Kalman filter of the navigation device of the tail pin kit according to the present invention.

본 발명은 종래 기술에 관련하여 상술한 결점을 특별히 다루어 개선한다. 보다 상세하게는 본 발명은 폭탄 등의 군수품용 테일핀 조립체를 포함한다. 이하, 군수품(munition)이란 용어는 폭탄, 미사일, 포탄 등을 포함하는 것으로 정의한다. 테일핀 조립체는 군수품에 장착되는 형상을 가지는 하우징과, 적어도 1개의 비행 제어 표면과, 비행 제어 표면의 운동에 영향을 주어 군수품을 유도하게 하는 작동 기구 및 작동 기구를 제어하는 유도 시스템을 포함한다. 유도 시스템은 작동 기구의 제어에 영향을 끼치는 위성 위치 결정 시스템(GPS)을 포함한다.The present invention addresses and improves on the drawbacks described above in connection with the prior art. More specifically, the present invention includes a tail pin assembly for munitions such as bombs. Hereinafter, the term munition is defined to include bombs, missiles, shells, and the like. The tailpin assembly includes a housing shaped to be mounted to the munition, at least one flight control surface, an actuation mechanism that affects movement of the flight control surface to guide the munition, and an induction system to control the actuation mechanism. The guidance system includes a satellite positioning system (GPS) that affects the control of the actuation mechanism.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 유도 시스템은 민간용 GPS 수신기를 포함한다. 테일핀 조립체는 비행기로부터 제어 신호를 수신하는 라디오 수신기를 포함한다. 바람직하게는 비행 제어 표면은 적어도 3개의 핀, 바람직하게는 4개의 핀을 포함한다.According to a preferred embodiment of the invention, the guidance system comprises a civil GPS receiver. The tailpin assembly includes a radio receiver for receiving control signals from the plane. Preferably the flight control surface comprises at least three fins, preferably four fins.

또한 본 발명은 비행기에 포함되는 무기 시스템에 관한 것이다. 군수품은 투하 가능하게 비행기에 장착되고, 상기한 바와 같이 작동 기구 및 유도 시스템과, 군수품과 교신하여 군수품의 GPS 시스템의 정확도를 향상시키는 유도 정보를 군수품에 제공하는 폭탄 제어 장치를 포함한다.The present invention also relates to a weapon system included in an airplane. The munition includes a bomb control device which is mounted on an airplane so that it can be dropped and communicates with the munition as described above, and provides the munition with guidance information that improves the accuracy of the GPS system of the munition.

폭단 제어 장치는 군수품의 GPS 수신기보다 정확도가 높은 GPS 수신기를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 폭탄 제어 장치는 군용 GPS 수신기를 포함하고 군수품은 민간용 GPS 수신기를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면 폭탄 제어 장치는 군용 및 민간용 GPS 수신기를 가지고 군수품은 민간용 GPS 수신기만을 포함한다.The explosive control device includes a GPS receiver with higher accuracy than a military GPS receiver. According to a preferred embodiment of the present invention, the bomb control device includes a military GPS receiver and the munition includes a civil GPS receiver. According to another embodiment of the present invention, the bomb control device has a military and civil GPS receiver and the munition includes only a civil GPS receiver.

폭탄 제어 장치가 군용 GPS 수신기만을 포함하게 되면, 투하 시에 군용 GPS 수신기로부터 GPS 유도 군수품에 더욱 정확한 위치 정보가 제공되어 GPS 군수품의 정확도가 향상됨으로써 유도 시스템의 정확도가 향상된다.If the bomb control device includes only military GPS receivers, the GPS guided munitions from the military GPS receivers are provided with more accurate location information at the time of release, improving the accuracy of the GPS munitions, thereby improving the accuracy of the guidance system.

폭탄 제어 장치가 군용 및 민간용 GPS 수신기를 모두 포함하면, 군용 및 민간용 GPS 수신기에 의해 지시된 위치 간의 차이를 반영하는 오프셋 또는 오차 신호가 생성되고 이들 오프셋은 GPS 유도 군수품에 전송되어 그 정확도를 향상시킨다.If the bomb control device includes both military and civil GPS receivers, an offset or error signal is generated that reflects the difference between the positions indicated by the military and civil GPS receivers, and these offsets are transmitted to the GPS guided munitions to improve their accuracy. .

한편 폭탄 제어 장치가 군용 GPS 수신기만을 포함하면, 이러한 오프셋은 GPS 유도 군수품의 민간용 GPS 수신기에 대하여 선택적으로 생성될 수도 있고, 이들 오프셋은 폭탄 제어 장치에 의해 GPS 유도 군수품에 제공된다.On the other hand, if the bomb control device includes only a military GPS receiver, such an offset may be selectively generated for the civilian GPS receiver of the GPS guided munition, and these offsets are provided to the GPS guided munition by the bomb control device.

본 발명의 GPS 유도 군수품은 MK82 500파운드 폭탄 등의 현존 군수품에 대한 애프터마켓 추가로서 사용되는 테일핀 키트로서 실시되어도 좋다. 한편 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품은 폭탄 또는 GPS 유도 시스템을 갖는 다른 군수품을 포함하고 본 발명의 비행 제어 시스템은 이와 일체로 형성된다.The GPS guided munitions of the present invention may be implemented as a tailpin kit used as an aftermarket addition to existing munitions such as the MK82 500 pound bomb. Meanwhile, the GPS-guided munitions according to the present invention include bombs or other munitions having a GPS guidance system, and the flight control system of the present invention is integrally formed therewith.

당업자들이 주지하는 바와 같이, 본 발명의 GPS 유도 군수품이 테일핀 키트로서 실시될 때, MK82 500 파운드의 테일핀 등과 같은 군수품의 원래 테일핀은 제거되어 본 발명의 테일핀으로 교체되어야 한다.As those skilled in the art will appreciate, when the GPS guided munition of the present invention is implemented as a tailpin kit, the original tailpin of the munition, such as the MK82 500 pounds of tailpin, must be removed and replaced with the tailpin of the present invention.

폭탄 제어 장치는 라디오 전송기를 포함하고, 군수품은 라디오 수신기를 포함하여 폭탄 제어 장치가 비행기에 대한 개조, 즉 고가의 배선 등의 필요 없이 GPS 유도 군수품에 제어 및 유도 정보를 전송할 수 있게 한다. GPS 유도 군수품은 GPS 유도 군수품으로부터 폭탄 제어 장치로의 대기 신호 등의 정보를 전송하는 라디오 전송기를 포함할 수도 있다. 이 경우에 폭탄 제어 장치는 물론 이러한 정보를 수신하는 수신기를 포함한다.Bomb control devices include radio transmitters, and munitions, including radio receivers, allow the bomb control device to transmit control and guidance information to GPS guided munitions without the need for modifications to the plane, ie expensive wiring. The GPS guided munitions may include a radio transmitter for transmitting information such as a wait signal from the GPS guided munitions to the bomb control device. In this case the bomb control device as well comprises a receiver for receiving this information.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 폭탄 제어 장치는 파워나 비행기에 대한 어떠한 다른 접속도 필요치 않는 완전 자동 장치를 포함하고, 이는 비행기의 개조 없이도 본 발명의 GPS 유도 군수품의 사용을 가능하게 한다. 따라서 본 발명의 GPS 유도 군수품은 단지 군수품을 기계적으로 호환성 있는 파일론이나 폭탄 투하 기구에 적재하고, 조종사나 다른 승무원에게 폭탄 제어 장치를 설치, 바람직하게는 승무원의 다리에 스트랩하여 다양한 각종의 현존 비행기에 이용할 수 있다. 따라서 비행기의 전기적 또는 기계적 개조가 필요 없다.Also in accordance with a preferred embodiment of the present invention, the bomb control device comprises a fully automatic device that does not require power or any other connection to the aircraft, which allows the use of the GPS guided munitions of the invention without modification of the aircraft. Therefore, the GPS-guided munitions of the present invention merely load the munitions into a mechanically compatible pylon or bomb release mechanism, install a bomb control device to the pilot or other crew, preferably strap the crew's legs to various existing planes. It is available. Thus no electrical or mechanical modification of the plane is required.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, GPS 유도 군수품은 또한 관성 유도 시스템을 더 포함하고, GPS 유도 군수품의 롤링 자세의 변화를 감지하는 롤링률 자이로스코프를 적어도 1개 포함함으로써 그 적합한 비행 제어를 가능하게 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the GPS guided munition further includes an inertial guidance system and includes at least one rolling rate gyroscope for detecting a change in the rolling attitude of the GPS guided munition to enable proper flight control. do.

본 발명의 GPS 유도 군수품의 다른 실시예에 의하면, GPS 유도 군수품은 GPS 유도 군수품의 민간용 GPS 수신기용 안테나를 2개 포함한다. 안테나는 GPS 유도 군수품의 두개의 다른 핀의 각각에 배치되고, 스위칭 회로는 두 안테나 각각에의 GPS 수신기의 접속을 일련적으로 교번한다. 따라서 2개의 안테나를 사용하여 군수품의 롤링 자세의 결정할 수 있게 되어 롤링률 자이로스코프의 필요를 없앨 수 있다.According to another embodiment of the GPS guided munition of the present invention, the GPS guided munition includes two antennas for the civil GPS receiver of the GPS guided munition. The antenna is arranged on each of two different pins of the GPS guided munitions, and the switching circuits alternate the connection of the GPS receiver to each of the two antennas in series. Thus, two antennas can be used to determine the rolling posture of the munition, eliminating the need for a rolling rate gyroscope.

이상의 특징은 본 발명의 다른 이점과 함께 이하의 설명과 도면으로부터 명백해질 것이다. 이하에서 도시되고 설명디는 변경과 특정 구조는 본 발명의 정신을 벗어나지 않은 가운데 청구항의 범주 내에서 이루어진 것으로 이해해야 할 것이다.The above features together with other advantages of the present invention will become apparent from the following description and drawings. It is to be understood that the changes and specific structures shown and described below are made within the scope of the claims without departing from the spirit of the invention.

첨부한 도면과 관련하여 이하에 나타낸 상세한 설명은 본 발명의 현재의 발명의 바람직한 실시예의 설명으로서 의도된 것이며, 본 발명을 실현하거나 이용할 수 있는 유일의 형태로서 의도된 것은 아니다. 설명되는 실시예와 관련하여 본 발명을 실현하고 운영하기 위한 기능들과 일련의 스텝들을 이하에 설명한다. 그러나 동일 또는 동등의 기능들은 본 발명의 정신 및 범주 내를 벗어나지 않는 범위에서 의도되는 다른 실시예에 의해서도 달성될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.The detailed description set forth below in connection with the appended drawings is intended as a description of preferred embodiments of the present invention of the present invention and is not intended as the only form in which the present invention may be realized or used. Functions and a series of steps for implementing and operating the present invention in connection with the described embodiments are described below. It is to be understood, however, that the same or equivalent functions may be achieved by other embodiments that are intended without departing from the spirit and scope of the invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 민간용 GPS 수신기를 내장하는 테일핀 키트가 투하 이후의 군수품을 기동시킬 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a tail pin kit incorporating a civil GPS receiver can activate the munitions after release.

민간용 GPS 수신기를 갖는 GPS 유도 군수품의 정확도는 비행기 내에 배치된 군용 GPS 수신기로부터의 위치 업데이트 및/또는 오차 신호를 제공함으로써 향상된다. 군용 GPS 수신기는 바람직하게는 승무원의 다리에 스트랩함으로써 고가로 비행기를 개조할 필요를 경감한 폭탄 제어 장치 내에 배치된다.The accuracy of GPS guided munitions with civil GPS receivers is improved by providing location updates and / or error signals from military GPS receivers deployed in the aircraft. The military GPS receiver is preferably placed in a bomb control device which alleviates the need for retrofitting the plane by strapping to the crew's legs.

본 발명의 GPS 유도 군수품은 도1~ 도17에 도시되며, 현재로서 바람직한 실시예를 나타낸다. 도1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 폭탄 제어 장치(BCU 도 3 참조)가 조종실에 배치되고 적어도 1개의 GPS 유도 군수품을 실은 비행기(10)가 폭격 미션에 따른 4개의 다른 위치, A, B, C 및 D에 표시된다. 위치A에서의 비행기(10)는 적당한 군용 GPS 코드가 폭탄 제어 장치에 로드되어 퍼미션(permission) 중인 것으로 나타나 있다.The GPS guided munitions of the present invention are shown in Figs. 1-17, showing a presently preferred embodiment. As can be seen with reference to Figure 1, a bomb control device (see BCU Figure 3) according to the present invention is arranged in the cockpit and the aircraft 10 carrying at least one GPS guided munition four different positions according to the bombing mission , A, B, C and D. The plane 10 at position A is shown to be in permissions with the appropriate military GPS code loaded into the bomb control device.

당업자가 주지하는 바와 같이, 암호키가 주어져야 군용 GPS 수신기가 제대로 작동하게 된다. 목표물 좌표와 폭탄의 방식 또한 대체로 퍼미션 중에 BCU에 로드된다. 목표물 좌표는 바로 이 시기에 폭탄 제어 장치로부터 폭탄에 전송되는 것이 바람직하다. 한편 목표물 좌표는 대개는 퍼스널 컴퓨터를 통해서 군수품에 직접 로드될 수 있다.As will be appreciated by those skilled in the art, an encryption key must be provided for a military GPS receiver to function properly. The target coordinates and the type of bomb are also usually loaded into the BCU during permission. The target coordinate is preferably transmitted from the bomb control device to the bomb at this time. Target coordinates, on the other hand, can usually be loaded directly into the munitions via a personal computer.

위치B에서의 비행기(10)는 그 위치를 정밀하게 정의하기 위해서 군용 정밀 GPS 데이터를 수신하는 GPS 획득 위상(GPS acquisition)에 있다. 이는 대체로 25분 이상의 목표물상 시간(time-on-target,TOT)에 발생한다. 이 시기에 비행기(10) 내의 군용 GPS 수신기와 GPS 유도 군수품(12) 내의 민간용 GPS 수신기가 GPS 위성(14)(명료화를 위해 도1에는 1개의 GPS 위성만을 나타냄)으로부터 위치 업데이트 신호를 수신한다.The plane 10 at position B is in GPS acquisition to receive military precision GPS data to precisely define its position. This usually occurs at time-on-target (TOT) of 25 minutes or more. At this time, the military GPS receiver in airplane 10 and the civil GPS receiver in GPS-guided munitions 12 receive a position update signal from GPS satellites 14 (only one GPS satellite is shown in FIG. 1 for clarity).

위치 C에서의 비행기(10)는 군수품 발사 약 2~3분 전에 대체로 발생하는 발사전 모드에 있다. 이 시기에 폭탄 제어 장치는 CCRP(continuously calculated release point;연속 계산 발사점), CCIP(continuously computed impact point;연속 연산 착탄점), 비행기 위치 및 행선 지시(heading que)를 계산한다. 목표물 좌표는 필요하다면 업데이트된다.The plane 10 at position C is in pre-launch mode, which generally occurs about 2-3 minutes before the munition launch. At this time, the bomb control device calculates a continuously calculated release point (CCRP), a continuously computed impact point (CCIP), an airplane position and a heading que. Target coordinates are updated if necessary.

발사전 중에는 조종사는 CCRP/라인을 따라 비행하면서 수평한 비행을 유지할, 즉 롤링을 5도 이하로 유지할 필요가 있다.During pre-launch, the pilot needs to maintain horizontal flight, ie rolling below 5 degrees, while flying along the CCRP / line.

투하 시의 비행기(10)의 롤링 자세는 투하되는 GPS 유도 군수품(12)의 롤링 자세에 크게 영향을 미치고, 투하된 GPS 유도 군수품(12)의 롤링 자세가 그 정확도에 크게 영향을 미치므로 롤링을 최소화하는 것이 바람직하다.The rolling posture of the plane 10 during the dropout greatly affects the rolling posture of the GPS guided munitions 12 to be dropped, and the rolling posture of the dropped GPS guided munitions 12 greatly affects its accuracy. It is desirable to minimize it.

GPS 유도 군수품(12)의 롤링 자세에 따라, GPS 유도 군수품(12)을 목표물로 유도하기 위해서 별개의 비행 제어 표면이 이용되어야 하므로 GPS 유도 군수품(12)의 정확도가 롤링에 영향을 받는다. 즉 GPS 유도 군수품(12)이 제1 롤링 자세에 있을 때에 GPS 유도 군수품(12)의 우회전에 영향을 미치기 위해서 대체로 이용되는 핀과 GPS 유도 군수품(12)이 제2 롤링 자세에 있을 때에 이용되는 핀이 다르다. GPS 유도 군수품(12)의 롤링 자세는 바람직하게는 롤링률 자이로코프를 포함하는 미숙한 관성 유도 시스템에 의해 모니터링되지만, 당업자가 주지하는 바와 같이 이러한 관성 유도 시스템을 사용은 바람직하지 않는 오차를 부가로 유도시킨다. 따라서 이러한 부가 오차를 최소화하기 위해서는, 발사 시에 비행기(10)를 일반적으로 수평 자세로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 GPS 유도 군수품(12)의 유도 시스템은 정확한 유도를 위한 롤링률 자이로스코프의 의존도가 줄게 된다.Depending on the rolling attitude of the GPS guided munitions 12, the accuracy of the GPS guided munitions 12 is affected by rolling since a separate flight control surface must be used to guide the GPS guided munitions 12 to the target. That is, the pins generally used to influence the right turn of the GPS guided munitions 12 when the GPS guided munitions 12 are in the first rolling position and the pins used when the GPS guided munitions 12 are in the second rolling position. This is different. The rolling attitude of the GPS guided munitions 12 is preferably monitored by an immature inertial guidance system comprising a rolling rate gyroscope, but using such an inertial guidance system as known to those skilled in the art additionally introduces undesirable errors. Induce. Therefore, to minimize this additional error, it is desirable to maintain the plane 10 in a generally horizontal position at launch. By doing so, the guidance system of GPS guided munitions 12 reduces the dependence of the rolling rate gyroscope for accurate guidance.

발사 바스켓(18)의 1개 이상의 GPS 유도 군수품(12)이 비행기(10)로부터 투하된다. GPS 유도 군수품(12)에 의해 주어지는 부가적인 정확도 때문에 GPS 유도 군수품(12)은 소망의 정확도를 유지하면서 더 높은 고도에서 투하될 수 있다. 이러한 GPS 유도 군수품(12)의 높은 고도 투하는 승무원과 비행기(10)에 대해 크게 향상된 안전성을 제공함으로써 미션 생존력을 크게 향상시킨다.One or more GPS guided munitions 12 of the launch basket 18 are dropped from the plane 10. Because of the additional accuracy given by the GPS guided munitions 12, the GPS guided munitions 12 can be dropped at higher altitudes while maintaining the desired accuracy. The high altitude drop of these GPS guided munitions 12 greatly improves mission viability by providing greatly improved safety for the crew and the plane 10.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 비용을 크게 늘리지 않고도 군수품의 정확도를 크게 향상시킬 수 있다. 이것은 민간용 GPS 수신기(도6의 74) 및 GPS 유도 군수품(12)을 이용함으로써 달성된다. 당업자가 주지하는 바와 같이, 민간용 GPS 수신기는 군용 GPS 수신기보다 크게 저렴하다. 따라서 군용 GPS 수신기가 GPS 유도 군수품의 정확도를 향상시키더라도, 이하에서 상세하게 논의되는 바와 같이, 폭탄 제어 장치(24)의 군용 GPS 수신기와 교신을 유지함으로써 민간용 GPS 수신기의 정확도가 크게 향상되는 본 발명의 방법론에 의해 민간용 GPS 수신기의 사용을 통해서 충분한 정확도가 얻어진다.According to a preferred embodiment of the present invention, the accuracy of the munitions can be greatly improved without greatly increasing the cost. This is accomplished by using a civil GPS receiver (74 in FIG. 6) and a GPS guided munition 12. As will be appreciated by those skilled in the art, civil GPS receivers are significantly cheaper than military GPS receivers. Therefore, even if the military GPS receiver improves the accuracy of the GPS guided munitions, the present invention that the accuracy of the civil GPS receiver is greatly improved by maintaining communication with the military GPS receiver of the bomb control device 24, as discussed in detail below. Sufficient accuracy is obtained through the use of civilian GPS receivers by the methodology of.

따라서 이러한 GPS 유도 군수품(12)의 사용에 의해 부정확한 비유도 중력 군수품, 즉 폭탄과 레이저 유도 스마트 폭탄 등의 고가의 유도 폭탄 간에 바람직한 절충이 이루어진다. 당업자가 주지하는 바와 같이, 비유도 폭탄의 사용은 목표물의 파괴를 보증하기 위해서 대체로 다량의 폭탄을 사용해야 하므로, 출격의 횟수를 늘릴 필요가 있다. 비유도 폭탄의 사용은 목표물 파괴를 보증하기 위해서 더욱 위험한 낮은 고도 투하를 필요로 하게 한다.Thus, the use of such GPS guided munitions 12 provides a good compromise between inaccurate non-induced gravity munitions, ie expensive guided bombs such as bombs and laser-guided smart bombs. As will be appreciated by those skilled in the art, the use of non-guided bombs generally requires the use of a large number of bombs to ensure destruction of the target, so it is necessary to increase the number of sorties. The use of non-guided bombs requires more dangerous low altitude drops to ensure target destruction.

스마트 폭탄 등의 유도 군수품의 사용은 극히 고가이고, 대체로 가장 전략적인 목표물에 대해서만 확보된다.The use of guided munitions, such as smart bombs, is extremely expensive and usually secured only for the most strategic targets.

본 발명은 비용과 효력성에 바람직한 절충을 제공한다. 본 발명에 의하면, 군수품에 대한 저비용 개조 및 비행기의 개조를 필요로 하지 않는 폭탄 제어 장치의 사용에 의해 군수품의 정확도가 향상됨으로써, 소망의 목표물을 효과적으로 파괴하기 위해 필요한 출격의 횟수를 크게 줄일 수 있다.The present invention provides a desirable compromise in cost and effectiveness. According to the present invention, the accuracy of the munitions is improved by the use of a bomb control device that does not require a low-cost retrofit of the munitions and the remodeling of the plane, thereby greatly reducing the number of sorties required to effectively destroy a desired target. .

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 연속 연산 착탄점(CCIP)이 사전 발사 위상 중에 주어진다. 연속 연산 착탄점이 목표물과 일치하면, 다음으로 소망의 GPS 유도 군수품이 투하된다. 이와 같이 해서 GPS 유도 군수품(12)의 탄도 궤적은, 목표물에의 정확한 착탄을 보증하기 위해서 군수품(12)의 GPS 유도 시스템에 필요한 수정이 최소가 되도록 된다.According to a preferred embodiment of the present invention, a continuous operational impact point (CCIP) is given during the pre-launch phase. If the continuous operational impact point matches the target, then the desired GPS guided munitions are dropped. In this way, the trajectory trajectory of the GPS guided munitions 12 is such that the correction necessary for the GPS guidance system of the munitions 12 is minimized in order to ensure accurate impact on the target.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, GPS 유도 군수품(12)이 수동으로, 즉 피클 스위치의 조작을 통해 투하됨으로써 비행기에 고가의 개조를 할 필요가 경감된다. 그러나 당업자가 주지하는 바와 같이, 비행기의 전자ㆍ기계적 폭탄 투하 기구와 폭탄 제어 장치(24) 간에 전기적 교신을 제공함으로써 GPS 유도 군수품(12)이 자동적으로 투하되도록 하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the GPS guided munitions 12 are dropped manually, i.e. through the operation of the pickle switch, thereby reducing the need for expensive modifications to the plane. However, as will be appreciated by those skilled in the art, it is desirable that the GPS guided munitions 12 be automatically dropped by providing electrical communication between the airplane's electronic and mechanical bomb release mechanism and the bomb control device 24.

이러한 높은 고도 투하의 목표물상 시간(TOT)은 대체로 0.5~1.0분이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 폭탄 제어 장치는 투하 카운트다운을 제공한다. 상기한 바와 같이, 군수품은 승무원에 의해 수동으로 투하되거나, 또는 연속 연산 착탄점(CCIP)이 목표물과 일치할 때에 폭탄 제어 장치에 의해 자동적으로 투하되어도 좋다.This high altitude target time (TOT) is typically between 0.5 and 1.0 minutes. According to a preferred embodiment of the present invention, the bomb control device provides a drop countdown. As described above, the munitions may be manually dropped by the crew or automatically dropped by the bomb control device when the continuous operational impact point (CCIP) coincides with the target.

일단 투하되면, GPS 유도 군수품(12)의 GPS 유도 시스템은 목표물(20) 쪽으로 군수품(12)을 유도한다. 따라서 투하의 정확도 또는 시기, 풍계 등이, 비유도 군수품의 경우 상례인 것과는 달리 GPS 유도 군수품(12)으로 하여금 목표물로부터 벗어나서 착탄하도록 하는 일이 거의 없다.Once dropped, the GPS guided system of the GPS guided munitions 12 guides the munitions 12 toward the target 20. Therefore, unlike the case of the unguided munitions, the accuracy or timing of the release, the weather system, and the like rarely cause the GPS-guided munitions 12 to land from the target.

이 시기에 비행기(10)는 지상 주둔 전송기(도시 생략)나 다른 비행기(16)로부터 비행중 목표물 업데이트 신호를 수신할 수도 있다. 이러한 비행중 목표물 업데이트 신호는 폭탄 제어 장치를 통해 GPS 유도 군수품에 목표물 업데이트를 전송하는 승무원에게 전송되어도 좋고, 또는 지상 주둔 전송기 또는 비행기(16)로부터 직접 GPS 유도 군수품에 전송되어도 좋다. 당업자가 주지하는 바와 같이, GPS 유도 군수품의 목표물 좌표를 변경할 수 있는 전송기의 권한을 검증하기 위해서, 각종의 암호화 및 승인 방법론 들이 사용되어도 좋다. 물론 본 발명의 GPS 유도 군수품의 2개 이상이 단일의 비행기에 실려도 좋다. 이 경우에는 GPS 유도 군수품의 각각에 대해 인터페이스를 제공하기 위해 단일의 폭탄 제어 장치가 이용되는 것이 바람직하다. 그러나 2개 이상의 다른 폭탄 제어 장치가 이용될 수도 있는 것이 바람직하다.At this time, the plane 10 may receive an in-flight target update signal from a ground station transmitter (not shown) or from another plane 16. The in-flight target update signal may be transmitted to a crew member who transmits the target update to the GPS guided munition through the bomb control device, or may be transmitted to the GPS guided munition directly from the ground station transmitter or the airplane 16. As will be appreciated by those skilled in the art, various encryption and authorization methodologies may be used to verify the authority of the transmitter to change the target coordinates of the GPS guided munitions. Of course, two or more of the GPS guided munitions of the present invention may be carried in a single plane. In this case, a single bomb control device is preferably used to provide an interface for each of the GPS guided munitions. However, it is preferable that two or more different bomb control devices may be used.

도2를 참조하여, 단일의 목표물(20)에 대해 단일의 비행기(10)에 의한 복수의 GPS 유도 군수품(12)의 투하 및 복수의 목표물(20a~20c)에 대해 단일의 비행기(10)에 의한 복수의 GPS 유도 군수품(12)의 투하를 나타낸다. 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품의 사용에 의해 단일의 비행기(10)로부터 투하되는 복수의 GPS 유도 군수품(12)에 의해 단일의 목표물(20)을 정확하게 폭격할 수 있다. GPS 유도 군수품(12)의 GPS 유도 시스템이 다른 연속 연산 착탄점(CCIP) 들에 대응하는 다른 시각에서의 투하에 의해 유도되어진 군수품(12)의 탄도 궤적의 오차를 수정하므로, GPS 군수품의 정확도가 향상된다.With reference to FIG. 2, the dropping of a plurality of GPS guided munitions 12 by a single plane 10 for a single target 20 and a single plane 10 for a plurality of targets 20a-20c. The dropping of the some GPS guided munitions article 12 by this is shown. By using the GPS guided munitions according to the present invention, the single target 20 can be bombarded accurately by the plurality of GPS guided munitions 12 dropped from the single plane 10. Since the GPS guidance system of the GPS guided munition 12 corrects the error of the trajectory trajectory of the munition 12 induced by the dropping at different times corresponding to different continuous operational impact points (CCIPs), the accuracy of the GPS munition is improved. Is improved.

본 발명에 의한 GPS 유도 군수품은 또한 단일의 패스나 군수품 비행 중에 복수의 타겟을 정확하게 폭격할 수 있게 한다. 당업자가 주지하는 바와 같이, 복수일 때에는 밀집된 목표물이 폭격될 것이고, 군수품을 개별적으로 정확하게 투하하기 위해 필요한 시간을 제공하기 위해서는 대체로 복수의 패스를 할 필요가 있다. 그러나 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품이 이용되면, GPS 유도 시스템이 이러한 오차를 보상하므로 군수품이 투하되는 정확도의 비중이 크게 줄어든다. 따라서 별개의 GPS 유도 군수품(12)이 개별적으로 각자의 목표물(20a~20c)에 유도되도록 이러한 GPS 유도 군수품(12)이 복수로 투하될 수 있다. 이에 따라 복수의 밀집된 목표물을 파괴하는 데 필요한 폭격 비행의 수를 줄임으로써 승무원 및 비행기의 생존력이 크게 향상될 수 있다.The GPS guided munitions in accordance with the present invention also enable the precise bombing of multiple targets during a single pass or munition flight. As will be appreciated by those skilled in the art, when there are a plurality of dense targets, the dense targets will be bombarded, and a plurality of passes will generally be required to provide the time required for the individual and accurate delivery of the munitions. However, when the GPS guided munitions according to the present invention are used, the GPS guided system compensates for these errors, so that the proportion of the accuracy of the dropped munitions is greatly reduced. Therefore, a plurality of such GPS guided munitions 12 may be dropped so that separate GPS guided munitions 12 are individually guided to their respective targets 20a to 20c. Accordingly, by reducing the number of bombing flights required to destroy a plurality of dense targets, the survival of the crew and the plane can be greatly improved.

이제 도3을 참조하면, GPS 유도 군수품은 바람직하게는 테일핀 키트(22)가 설치된 폭탄을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 테일핀 키트는 구체적으로는 MK82/EU2 500파운드 폭탄에 장착되도록 설계된다. 당업자가 주지하는 바와 같이, MK82/EU2는 표준적인 군수품으로서, 전세계의 대부분에 걸쳐 상용되고 있다. 따라서 본 발명의 테일핀 키트(22)는 표준적인 500파운드 폭탄을 비교적 정확한 무기로 전환하기 위한 저가이면서, 사용이 쉬운 수단을 제공한다.Referring now to FIG. 3, the GPS guided munitions preferably comprise a bomb with a tailpin kit 22 installed. According to a preferred embodiment of the present invention, the tailpin kit is specifically designed to be mounted on a MK82 / EU2 500 pound bomb. As will be appreciated by those skilled in the art, MK82 / EU2 is a standard munition and is commercially available throughout most of the world. The tailpin kit 22 of the present invention thus provides a low cost, easy to use means for converting a standard 500 pound bomb into a relatively accurate weapon.

BCU(24)는 바람직하게는 스트랩(28)을 통해서 조종사(26) 등의 승무원의, 바람직하게는 한쪽 다리에 부착되는 휴대용 자동 장치를 포함한다. 따라서 폭탄 제어 장치(24)는디스플레이(30)의 판독 및 사용이 용이한 위치에 놓인다.The BCU 24 preferably comprises a portable automatic device attached to a crew, preferably one leg, of a pilot 26 or the like via a strap 28. The bomb control device 24 is thus placed in a position that is easy to read and use of the display 30.

폭탄 제어 장치(24)는 내장된 군용 GPS 수신기를 통해서 GPS 유도 군수품(12)에 정확하게 위치 업데이트를 시키는 안테나(32)를 포함한다. 폭탄 제어 장치(24)는 또한 유도 시스템의 성능을 향상시키기 위해서, 민간용 GPS 수신기를 포함하여 그 제어와 투하를 하게 하는 GPS 유도 군수품과의 교신 링크(34)를 포함한다.The bomb control device 24 includes an antenna 32 for accurately positioning the GPS guided munitions 12 via an embedded military GPS receiver. The bomb control device 24 also includes a communication link 34 with a GPS guided munition, including a civil GPS receiver, to allow its control and release to improve the performance of the guidance system.

키패드(38)는 목표 좌표, 제어 코드 등을 입력할 수 있게 한다. 폭탄 제어 장치(24)는 군용 GPS 수신기의 사용에 필요한 암호키를 입력하게 하기 위해 KYK~13 인풋(36)을 더 포함할 수도 있다. 군수품 I.D. 스위치(40)는 바람직하게는 비행기(10)에 탑재되는 복수의 군수품 중에 어느 것이 특정 시간에 교신될 지를 선택하는 선택 스위치를 포함한다. 따라서 파일럿(26)은 단지 군수품 I.D. 스위치(40)를 소망의 GPS 유도 군수품(12)에 장치하고, 예를 들어 목표물 좌표를 입력한다.The keypad 38 allows input of target coordinates, control codes, and the like. The bomb control device 24 may further include KYK-13 inputs 36 for inputting encryption keys required for use of military GPS receivers. Munitions I.D. The switch 40 preferably includes a selection switch that selects which of the plurality of munitions mounted on the plane 10 will be communicated at a specific time. Thus, the pilot 26 is merely a munitions I.D. The switch 40 is attached to the desired GPS guided munitions 12 and inputs target coordinates, for example.

GPS 유도 군수품(12)이 지상에 있는 동안, 테일핀 키트(22)를 시험하기 위해서 퍼스널 컴퓨터(42)가 바람직하게 이용된다. 퍼스널 컴퓨터는 테일핀 키트(22)의 유도 시스템에 목표물 좌표를 업로드하는 데에도 사용될 수 있는 것이 바람직하다.While the GPS guided munitions 12 are on the ground, the personal computer 42 is preferably used to test the tail pin kit 22. The personal computer may also be used to upload target coordinates to the guidance system of the tailpin kit 22.

도4를 참조하여, 비행기(10)는 폭탄 제어 장치(24)의 일부이거나 그로부터 격리되어서 비행기(10)의 일부에 기계적으로 부착되고 도선을 통해 폭탄 제어 장치(24)에 접속되는 GPS 안테나(44)를 갖는다. 폭탄 제어 장치 무선 주파수 링크 안테나(46)는 마찬가지로 그 자체가 폭탄 제어 장치(24)의 일부이거나 비행기(10)에 부착된 다음 도선을 통해 폭탄 제어 장치(24)에 접속될 수 있다.With reference to FIG. 4, the airplane 10 is part of or is isolated from the bomb control device 24 so as to be mechanically attached to a portion of the plane 10 and connected to the bomb control device 24 via conductors. Has The bomb control device radio frequency link antenna 46 may likewise be part of the bomb control device 24 or attached to the airplane 10 and then connected to the bomb control device 24 via a conductor.

GPS 유도 군수품(12)은 마찬가지로 GPS 안테나(48) 및 폭탄 제어 장치 RF 링크 안테나(50)를 포함한다. 폭탄 제어 장치의 GPS 안테나(44)는 군용 및 민간용 수신기가 작동하도록 한다. GPS 수신기와 GPS 안테나(48)는 민간용 GPS 수신기가 작동하도록 한다. 비행기(10)의 폭탄 제어 장치 무선 주파수 링크 안테나(46)와 GPS 유도 군수품(12)의 폭탄 제어 장치 RF 링크 안테나(50)는 폭탄 제어 장치(24)와 GPS 유도 군수품(12)의 교신을 할 수 있게 한다.The GPS guided munitions 12 likewise comprise a GPS antenna 48 and a bomb control device RF link antenna 50. The GPS antenna 44 of the bomb control device allows military and civilian receivers to operate. The GPS receiver and GPS antenna 48 allow civilian GPS receivers to operate. The bomb control device radio frequency link antenna 46 of the airplane 10 and the bomb control device RF link antenna 50 of the GPS guided munitions 12 communicate with the bomb control device 24 and the GPS guided munitions 12. To be able.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 폭탄 제어 장치는 군용 GPS 수신기와 민간용 GPS 수신기를 모두 포함하고, 각각은 군용 및 민간용 GPS 수신기의 차이나 오차가 쉽게 연산되어 GPS 유도 군수품(12)에 전송될 수 있도록 공통의 GPS 안테나를 공유한다. 본 발명의 비교예에서는 군용 GPS 수신기 만이 폭탄 제어 장치(24)에 내장되며 그 군용 GPS 수신기와 GPS 유도 군수품(12)의 민간용 GPS 수신기 간의 오차가 계산된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the bomb control device includes both a military GPS receiver and a civil GPS receiver, each of which allows a difference or an error of the military and civil GPS receivers to be easily calculated and transmitted to the GPS guided munitions 12. Share a common GPS antenna. In the comparative example of the present invention, only the military GPS receiver is embedded in the bomb control device 24 and the error between the military GPS receiver and the civil GPS receiver of the GPS guided munition 12 is calculated.

도5를 참조하여, GPS 유도 군수품(12)의 검증 및 시험(52), 미션 데이터 로드(54) 및 비행(56) 기능을 상세히 나타낸다. 검증 및 시험 기능(52)은 전원(58)으로부터의 파워를 GPS 유도 군수품(12)에 제공하는 것과 퍼스널 컴퓨터(42)로부터 GPS 유도 군수품(12)에 조준 및/또는 제어 신호를 제공하는 것을 포함한다. 폭탄 제어 장치(24)는 퍼스널 컴퓨터(42)와 교신해서 폭탄 제어 장치(24)로부터의 오디오 링크를 퍼스널 컴퓨터(42)에 제공하여 폭탄 제어 장치(24)의 오디오 출력의 올바른 작동을 검증한다. 오디오 링크는 바람직하게는 시험중의 연속 연산 착탄점(CCIP)의 초기화, 무기 투하 및 무기 착탄 시뮬레이션 등의 다양한 조건 들을 승무원(26)에게 지시하기 위해 가청 음성을 제공한다. 오디오 링크는 대체로 롤링률 자이로의 교정에 영향을 미치고 또한 투하 시의 GPS 유도 군수품의 롤링을 최소화하기 위해 투하 전에 수평으로 안정되게 비행할 필요가 있을 때에, 조종사에게 지시하기 위해 사용된다.Referring to FIG. 5, the functions of verification and testing 52, mission data load 54 and flight 56 of the GPS guided munitions 12 are shown in detail. Verification and testing function 52 includes providing power from the power source 58 to the GPS guided munitions 12 and providing aiming and / or control signals from the personal computer 42 to the GPS guided munitions 12. do. The bomb control device 24 communicates with the personal computer 42 to provide an audio link from the bomb control device 24 to the personal computer 42 to verify correct operation of the audio output of the bomb control device 24. The audio link preferably provides an audible voice for instructing the crew 26 of various conditions, such as initializing the continuous operational impact point (CCIP) under test, weapons release and weapon impact simulation. Audio links are generally used to instruct pilots when they need to fly horizontally and stably before release to affect the calibration of the rolling rate gyro and to minimize rolling of GPS guided munitions during release.

미션 데이터 로드(54) 중에, 키보드 입력이나 플로피 디스크, 네트웍 등을 통해 미리 미션 데이터를 수신한 퍼스널 컴퓨터(42)는 폭탄 제어 장치(24)에 미션 데이터를 로드할 수 있게 한다. 퍼스널 컴퓨터(42)는 미션 데이터를 GPS 유도 군수품(12)에 직접 업로드할 수도 있다.During the mission data load 54, the personal computer 42, which has received the mission data in advance through a keyboard input, a floppy disk, a network, or the like, allows the mission control device 24 to load the mission data. The personal computer 42 may upload the mission data directly to the GPS guided munitions 12.

비행 기능(56) 중에 GPS 유도 군수품(12)은 GPS 유도 군수품(12) 내의 민간용 GPS 수신기에 GPS 신호를 제공하고 또한 라디오 신호, 바람직하게는 UHF 라디오 신호(60)를 폭탄 제어 장치(24)로부터 수신하는 GPS 안테나(48)를 통해서 GPS 위치 데이터를 수신한다.During the flight function 56, the GPS-guided munitions 12 provide GPS signals to civilian GPS receivers within the GPS-guided munitions 12 and also transmit radio signals, preferably UHF radio signals 60, from the bomb control device 24. GPS position data is received through the receiving GPS antenna 48.

도6을 참조하여, 폭탄 제어 장치(24)는 대체로 비행기(10)에 탑재, 배치되며 군용 GPS 수신기(62)와 전기적으로 교신하는 GPS 안테나(44)를 포함한다. 군용 GPS 수신기(62)는 디스플레이(66)용 군용 GPS 수신기(62)의 출력을 처리하는 처리기(64)와 교신한다. 폭탄 제어 장치(24)는 GPS 유도 군수품에의 조준 좌표의 교신과 GPS 유도 군수품(12)으로부터 폭탄 제어 장치(24)로의 발사 신호 대기의 교신을 할 수 있게 이용될 수도 있는 현존의 비행기 라디오(68)와 교신할 수도 있다. 한편 폭탄 제어 장치(24)는 자동 작동 라디오를 내장한다.Referring to FIG. 6, the bomb control device 24 generally includes a GPS antenna 44 mounted and disposed on the airplane 10 and in electrical communication with the military GPS receiver 62. Military GPS receiver 62 communicates with processor 64 which processes the output of military GPS receiver 62 for display 66. The bomb control device 24 may be used to communicate the aiming coordinates to the GPS guided munitions and to communicate the firing signal wait from the GPS guided munitions 12 to the bomb control device 24. You can also communicate with). Meanwhile, the bomb control device 24 has a built-in radio.

GPS 유도 군수품(12)은 지상에서의 목표물 좌표의 시험과 옵션으로서의 업로딩을 하게 하는 데이터 인터페이스 및 지상 파워 포트(70)를 포함한다.The GPS guided munitions 12 include a data interface and ground power port 70 that allow for testing and optionally uploading of target coordinates on the ground.

군수품 투하 센서(72)는 승무원에게 GPS 유도 군수품(12)이 비행기로부터 투하되었다는 지시를 보낸다. GPS 안테나(48)는 위성(14)으로부터 GPS 신호를 수신하고 민간용 GPS 수신기(74)에 GPS 신호를 보낸다. 민간용 GPS 수신기(74)는 센서(78), 즉 롤링률 자이로스코프 등의 관성 유도 센서와 전기적으로 교신하는 제어 일렉트로닉스(76)에 출력을 보낸다. 제어 일렉트로닉스(76)는 비행 제어 표면, 즉 핀의 운동에 영향을 미쳐서 GPS 유도 군수품(12)을 목표물에 대해 기동하게 하는 제어 액츄에이터(80)와도 전기적으로 교신한다.The munitions drop sensor 72 sends an instruction to the crew that the GPS guided munitions 12 have been dropped from the plane. The GPS antenna 48 receives GPS signals from the satellites 14 and sends GPS signals to the civil GPS receiver 74. The civil GPS receiver 74 sends an output to the sensor 78, i.e., the control electronics 76 in electrical communication with an inertial inductive sensor such as a rolling rate gyroscope. Control electronics 76 also electrically communicates with a control actuator 80 that affects the flight control surface, i.e., the motion of the pin, to cause the GPS guided munitions 12 to maneuver against the target.

열전지(82) 및/또는 발전기(84), 즉 램(ram) 터빈은 GPS 유도 군수품(12)에 파워를 제공한다.The thermocell 82 and / or generator 84, ie the ram turbine, provides power to the GPS guided munitions 12.

바람직하게는 GPS 유도 군수품의 외부에 위치하는 군수품 ID 스위치(86)는 폭탄 제어 장치(24)가 동일 비행기 상의 복수의 다른 GPS 유도 군수품(12)과 함께 이용되고, 또한 다른 비행기들의 폭탄 제어 장치는 상대방 군수품을 간섭하지 않도록 특정한 GPS 유도 군수품(12)과 폭탄 제어 장치(10) 간의 라디오 교신 채널을 결정한다. 도6에 나타낸 설계는 비행기 데이터 버스를 필요로 하지 않는 것에 유의하는 것이 중요하다. 그러나 비행기 데이터 버스가 이용 가능하면, 다른 한편으로 도7의 실시예와 같이 이용될 수 있다. 도7에 나타낸 바와 같이, 군수품 파일런(88)은 비행기 날개(90)로부터 하방으로 지탱된다. DIGIBUS 1553 또는 1760 인터페이스가 군수품 파일런(88)에 포함된다. 이 경우에 파일런 어댑터(92)는 버스 컨버터(94)와 비행기에 군수품을 고유하게 신원 확인시키기 위한 비행기 코드(98)를 이용하는 라디오(96)를 포함한다. 전과 같이 라디오 안테나(47)는 비행기(10)와 GPS 유도 군수품(12) 간의 전기적 교신을 제공한다.Preferably, the munitions ID switch 86 located outside of the GPS guided munitions is such that the bomb control device 24 is used together with a plurality of other GPS guided munitions 12 on the same plane, and the bomb control devices of other planes are also used. The radio communication channel between the specific GPS guided munitions 12 and the bomb control device 10 is determined so as not to interfere with the other munitions. It is important to note that the design shown in Figure 6 does not require an airplane data bus. However, if an airplane data bus is available, it can be used on the other hand as in the embodiment of FIG. As shown in FIG. 7, the munition pylon 88 is supported downward from the aircraft wing 90. A DIGIBUS 1553 or 1760 interface is included in the munition pylon 88. In this case, the pylon adapter 92 includes a bus converter 94 and a radio 96 using airplane code 98 to uniquely identify the munitions on the plane. As before, the radio antenna 47 provides electrical communication between the plane 10 and the GPS guided munitions 12.

도8을 참조하면, 폭탄 제어 장치(24)의 군용 GPS 수신기(62)는 폭탄 제어 장치 처리기(102)의 바이어스 교정 회로(100)에 위치 및 속도 출력을 제공한다. 상기한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 폭탄 제어 장치(24)는 폭탄 제어 장치 처리기(102)의 바이어스 수정 회로(100)에 슈도레인지를 제공하는 민간용 GPS 수신기(63)도 포함한다. 바이어스 수정 회로(100)는 다음에 테일핀 키트(22)의 최소 정방(LSQ) 위치 고정 회로(104)에 바이어스 또는 오차 신호를 보내어 GPS 유도 군수품(12)의 GPS 유도의 정확도를 향상시킨다. 필터링 능력을 향상시킴으로써 GPS 유도 군수품(12)의 투하 후의 정확도를 향상시키기 위해서, 군용 GPS 수신기(62)로부터의 위치 및 속도 정보가 군용 GPS 수신기(62)로부터 캔드게인(canned-gain) 칼만 필터(106)에 제공될 수도 있다. 항법 상태 추정기(108)는 유도 및 제어 시스템에 위치 및 속도 정보를 제공한다.Referring to FIG. 8, military GPS receiver 62 of bomb control device 24 provides position and velocity output to bias calibration circuit 100 of bomb control device processor 102. According to a preferred embodiment of the present invention as described above, the bomb control device 24 also includes a civil GPS receiver 63 for providing a pseudo range to the bias correction circuit 100 of the bomb control device processor 102. The bias correction circuit 100 then sends a bias or error signal to the minimum square (LSQ) position fix circuit 104 of the tail pin kit 22 to improve the accuracy of GPS guidance of the GPS guided munitions 12. In order to improve the post-dropping accuracy of the GPS guided munitions 12 by improving the filtering capability, the position and velocity information from the military GPS receiver 62 can be gained from the military GPS receiver 62 by a canned-gain Kalman filter ( 106 may be provided. Navigation state estimator 108 provides position and velocity information to the guidance and control system.

제어 가속도계 측정이 관성 유도 시스템으로부터 제공되어 항법 상태 추정 및 필터링을 도울 수도 있다.Controlled accelerometer measurements may be provided from the inertial guidance system to aid in navigation state estimation and filtering.

도9를 참조하면, 본 발명의 GPS 유도 군수품이 사용되는 대개의 출격 또는 폭격 미션은 일반적으로 이륙전(110), 이륙(112), 근처 투하점으로의 항공(114), 투하점 접근(116), 투하 준비(118), 무기 분리(120), 롤링 안정화(122), 추정 항법(124) 및 목표물로의 유도(126)를 포함한다. 이륙전(110)은 대체로 수시간 지속된다. 이륙전(110) 중에 조종사와 비행기는 대기하면서 대체로 미션의 개시를 기다린다. 이 시기 동안 비행기 엔진이 가동될 수도 있다.With reference to FIG. 9, most sorties or bombardment missions in which the GPS guided munitions of the present invention are used are generally pre-takeoff 110, takeoff 112, aviation 114 to nearby point of release, and point approach 116. ), Preparation for release 118, weapon separation 120, rolling stabilization 122, putative navigation 124, and guidance to the target 126. Before takeoff 110 generally lasts for several hours. During takeoff 110, the pilot and the plane wait for the start of the mission in general. During this time the airplane engines may run.

이륙(112)은 대개 약 60초간 지속된다. 이륙(112) 동안은 비행기가 이동하고,대체로 지상 롤링을 수행하면서, 고도를 올린다. GPS 유도 군수품의 파워는 대체로 이륙시에 이용 가능하고, 민간용 GPS 수신기는 이 시기에 기능한다.Takeoff 112 typically lasts about 60 seconds. During takeoff 112, the plane moves and raises altitude, usually performing ground rolling. The power of GPS-guided munitions is usually available at takeoff, and civilian GPS receivers function at this time.

근처의 투하점으로의 항공(114)은 대체로 2시간에 이른다. 이 시기 동안에 조종사는 투하점 쪽으로 기동한다. 투하점으로 비행기를 기동하게 하는 데에 비행기 항공 및 미션 계획 수립이 사용된다. 폭탄 제어 장치 무기 점검과 GPS 당일키 초기화가 대체로 이 시기 동안에 수행된다. 현행의 에페메리스와 슈도레인지 수정이 GPS 유도 군수품에 방송된다. 폭탄 제어 장치가 사용되지 않을 때에는 파워를 보전하기 위해 폭탄 제어 장치 파워를 끌 수도 있다. 폭탄 제어 장치는 대체로 전자동이고 따라서 전지 파워로 작동된다. 한편 폭탄 제어 장치는 비행기로부터 파워 공급될 수 있다. 물론 이하에 설명하는 바와 같이, GPS 유도 군수품(12)의 유도 시스템이 작동하는 정확도를 향상시키기 위해서 폭탄 제어 장치가 투하점 접근(116) 중에 켜져야 한다.The flight 114 to the nearby point of release generally takes two hours. During this time the pilot maneuvers towards the point of release. Aircraft flight and mission planning is used to maneuver the plane to the point of release. Bomb control weapon checks and GPS day key resets are generally performed during this time. Current Ephemeris and Pseudorange modifications are broadcast on GPS-guided munitions. When the bomb control unit is not used, the bomb control unit may be turned off to conserve power. Bomb control devices are generally fully automatic and are therefore operated on battery power. Meanwhile, the bomb control device can be powered from an airplane. Of course, as described below, the bomb control device must be turned on during the point approach 116 to improve the accuracy with which the guidance system of the GPS guided munition 12 operates.

투하점 접근(116)은 대체로 대략 15분간 지속된다. 투하점 접근(116) 중에 폭탄 제어 장치가 스위치 온된다. 미션1(또는 다른 모든 미션도 적당)이 선택됨으로써 목표물 좌표를 정의한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 각각 고유의 목표물 좌표를 갖는 복수의 다른 미션은 폭탄 제어 장치에 미리 프로그램될 수 있다. 주기적 에페메리스와 슈도레인지 수정이 폭탄 제어 장치(24)로부터 GPS 유도 군수품(12)에 방송되어 유도 시스템의 정확도를 향상시킨다.Drop point approach 116 generally lasts approximately 15 minutes. The bomb control device is switched on during the point approach 116. Mission 1 (or any other mission as appropriate) is selected to define the target coordinates. According to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of different missions, each with its own target coordinates, may be pre-programmed in the bomb control device. Periodic ephemeris and pseudorange modifications are broadcast from the bomb control device 24 to the GPS guided munitions 12 to improve the accuracy of the guidance system.

투하 준비(118)는 대체로 대략 3분간 지속된다. 투하 준비(118) 동안 폭탄 제어 장치는 비행기의 현행 위치 및 속도와 목표물의 위치에 의거하여 조종사에게 조종 지시를 보낸다. 선택된 GPS 유도 군수품은 항법 시스템을 초기화한다. GPS 유도 군수품의 수정 시스템의 초기화는 관성 항법 시스템의 수정을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, GPS 유도 군수품의 관성 유도 시스템의 초기화는 롤링률 자이로스코프의 수정 또는 영점 조정을 포함한다. 이는 수평의 롤링률 자이로스코프의 롤링률의 제로 롤링 출력을 정의하기 위해서 가능한한 직선으로 수평하게 비행함으로써 달성될 수 있다. 이 시기 동안 주기적인 에페메리스와 슈도레인지 수정이 폭탄 제어 장치(24)로부터 GPS 유도 군수품(12)에 방송된다.Drop preparation 118 generally lasts approximately 3 minutes. During preparation for release 118, the bomb control device sends steering instructions to the pilot based on the plane's current position and speed and the target's position. The selected GPS guided munition initializes the navigation system. Initialization of a GPS guided munitions modification system includes a modification of the inertial navigation system. According to a preferred embodiment of the present invention, the initialization of the GPS guided munitions inertial guidance system includes a correction or zero adjustment of the rolling rate gyroscope. This can be achieved by flying horizontally as straight as possible to define the zero rolling output of the rolling rate gyroscope's rolling rate. During this period periodic ephemeris and pseudorange modifications are broadcast from the bomb control device 24 to the GPS guided munitions 12.

무기 분리(120)는 대체로 약 2초간 지속된다. 무기 분리(120) 동안 1개 이상의 GPS 유도 군수품(12)이 비행기(10)로부터 방출되거나 분리된다.Inorganic separation 120 generally lasts about 2 seconds. One or more GPS guided munitions 12 are released or separated from the plane 10 during weapon separation 120.

롤링 안정화(122)는 대체로 약 3초간 지속된다. 롤링 안정화(122) 동안 GPS 유도 군수품(12)의 롤링률이 가능한 한 제로가 되도록 제어하기 위한 시도가 이루어진다. 이 시기 동안 GPS 유도 군수품(12)의 항법 시스템은 민간용 GPS 수신기를 통해서 부가적인 GPS 위치 정보를 수신한다.Rolling stabilization 122 generally lasts about 3 seconds. Attempts are made to control the rolling rate of GPS guided munitions 12 to be as zero as possible during rolling stabilization 122. During this time the navigation system of GPS guided munitions 12 receives additional GPS location information via a civil GPS receiver.

추정 항법(124)은 대체로 투하 후에 약 5초간 지속된다. 추정 항법(124) 중에 GPS 유도 군수품(12)이 GPS 유도 군수품(12)의 투하전 조건으로부터 생성된 추정 항법 해법을 이용하여 목표물을 향해 유도된다.Estimation navigation 124 generally lasts about 5 seconds after release. The GPS guided munitions 12 during the estimated navigation 124 are guided towards the target using the estimated navigation solution generated from the preloading condition of the GPS guided munitions 12.

추정 항법이 대체로 종료하고 발사 후에 가능한 빨리 GPS 유도가 인수한다. 그러나 GPS 신호를 이용할 수 없으면, 즉 잼되면, 추정 항법(124)은 착탄 시까지 계속된다.Estimated navigation usually ends and GPS guidance takes over as soon as possible after launch. However, if the GPS signal is unavailable, i.e., jammed, the estimation navigation 124 continues until the impact.

목표물(126)로의 유도는 투하 시의 비행기의 속도 및 고도에 따라 대체로 약 17~35초 지속된다. 목표물로의 유도는 GPS 유도 군수품(12)의 목표물에의 착탄과 함께 종료한다. 따라서 GPS 유도 군수품(12)의 궤적의 GPS 수정이 착탄 시까지 계속해서 이루어지게 된다.Guidance to target 126 generally lasts about 17-35 seconds, depending on the speed and altitude of the plane at the time of release. Guidance to the target ends with the impact of the GPS guided munitions 12 on the target. Therefore, the GPS correction of the trajectory of the GPS guided munitions 12 is continued until the impact.

도10을 참조하면, 발사 준비는 승무원, 대체로 비행기(10)의 조종사(26)에 의한 조치, 폭탄 제어 장치(24)에 의해 수행되는 조치 및 GPS 유도 군수품(12)에 의해 수행되는 조치를 포함한다. 승무원 또는 조종사(26)는 목표물의 위치 뿐만 아니라 비행기의 현재 위치 및 속도에 의거하여 폭탄 제어 장치(24)에 의해 생성된 조종 명령(134)을 이용하여 투하 바스킷, 즉 GPS 유도 군수품의 투하점으로 비행기(10)를 조종한다(130). 조종사는 또한 제로 롤링률과 일정한 마하수 및 고도를 유지할 필요가 있으며, 홀드 조건(136)은 GPS 유도 군수품(12)의 항법 시스템을 초기화(138)하게 하는데 이용된다. 홀드 조건이 적용 중일 때에는, 폭탄 제어 장치가 GPS 유도 군수품(12)의 항법 시스템에 위치 정보를 방송한다(140). 폭탄 제어 장치(24)에 의해 생성된 오디오 신호는 정보가 폭탄 제어 장치(24)에 의해 GPS 유도 군수품(12)에 전송되고 있고 따라서 오디오 신호(142)가 멈출 때까지 홀드 조건을 유지할 필요가 있다는 것을 조종사에게 주지시킨다.Referring to FIG. 10, preparation for launch includes actions performed by a crew member, pilot 26 of airplane 10, actions performed by bomb control device 24, and actions performed by GPS guided munitions 12. do. The crew or pilot 26 may use a dropping basket, i.e., a GPS guided munition drop point, by using a control command 134 generated by the bomb control device 24 based on the target's location as well as the plane's current position and speed. Steer the plane 10 to 130 (130). The pilot also needs to maintain a zero rolling rate and a constant Mach number and altitude, and the hold condition 136 is used to initialize 138 the navigation system of the GPS guided munition 12. When the hold condition is applied, the bomb control device broadcasts the location information to the navigation system of the GPS guided munition 12 (140). The audio signal generated by the bomb control device 24 indicates that information is being transmitted by the bomb control device 24 to the GPS guided munitions 12 and therefore needs to maintain the hold condition until the audio signal 142 stops. Let the pilot know.

발사 분리 중에 폭탄 제어 장치(24)는 연속 계산 투하점(CCRP)을 계산한다. 연속 계산 투하점은 투하점으로 가는 시간을 계산(144)하기 위해 사용된다. 만약 가는 시간이 90초 미만이면(146), 오디오 신호(142)가 폭탄 제어 장치(24)에 의해 생성되어 전체 조건(136)이 적용되어야 함을 조종사에게 주지시킨다. 오디오 신호(142)를 지시하기 전, 즉 투하점으로 가는 시간이 90초 이상이면, BCU는 연속 연산 투하점(CCRP)과 투하점으로 가는 시간을 계산(144)을 계속해서 계산한다.During firing separation, the bomb control device 24 calculates the continuous calculation drop point (CCRP). The continuous calculation drop point is used to calculate 144 the time to the drop point. If the time to go is less than 90 seconds (146), the audio signal 142 is generated by the bomb control device 24 to inform the pilot that the overall condition 136 should be applied. Before directing the audio signal 142, i.e., if the time to the dropping point is 90 seconds or more, the BCU continues to calculate 144 the calculation time to the continuous operation dropping point (CCRP) and the dropping point.

투하 준비 동안 폭탄 제어 장치(24)는 또한 GPS 암송(148)을 수행하고 정확도를 향상시키기 위해 GPS 유도 군수품(12)의 항법 시스템에 방송되는 슈도레인지 수정(150)을 계산한다. 슈도레인지 수정(152)은 BCU(24)에 의해 GPS 유도 군수품(12)에 보내어진다.During preparation for release, bomb control device 24 also performs GPS recitation 148 and calculates the pseudorange correction 150 broadcast to the navigation system of GPS guided munitions 12 to improve accuracy. The pseudorange correction 152 is sent to the GPS guided munitions 12 by the BCU 24.

도11을 참조하면, 폭탄 제어 장치(24)는 GPS 데이터 및 제어 신호를 GPS 유도 군수품(12)에 방송하기 위한 라디오 안테나(160)를 포함한다. 폭탄 제어 장치(24)는 비행기(10)의 비행에 대한 정보뿐만 아니라 GPS 유도 군수품(12)과 목표물에 대한 정보를 표시하는 디스플레이(30)도 포함한다. 오디오 접속기(162)는 GPS 유도 군수품(12)의 관성 유도 시스템을 수정하게 하기 위해서 조종사가 비행기(10)를 직선으로 수평하게 몰도록 조종사에게 지시하는 오디오 신호를 보낼 수 있게 한다. GPS 접속기(164)는 외부 GPS 안테나에의 접속을 가능하게 하며, 바람직하게는 비행기의 조종석에 탑재된다. 선택기 스위치(166)는 폭탄 제어 장치를 꺼서 스탠바이 모드에 놓이게 하여 일차적인 GPS, 즉 위치 정보를 방송하거나, 또는 차분 모드에서 작동, 즉 오차 또는 차분 GPS 신호를 보낸다. 명도 및 대비 제어(168)가 디스플레이(30)의 명도 및 대비를 조정하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 11, the bomb control device 24 includes a radio antenna 160 for broadcasting GPS data and control signals to the GPS guided munitions 12. The bomb control device 24 includes a display 30 for displaying the information about the GPS guided munitions 12 and the target as well as information on the flight of the airplane 10. The audio connector 162 allows the pilot to send an audio signal instructing the pilot to drive the plane 10 horizontally in a straight line to modify the inertial guidance system of the GPS guided munition 12. The GPS connector 164 enables connection to an external GPS antenna and is preferably mounted in the cockpit of an airplane. The selector switch 166 turns off the bomb control and puts it into standby mode to broadcast primary GPS, ie location information, or to operate in differential mode, ie send an error or differential GPS signal. Brightness and contrast control 168 preferably adjusts the brightness and contrast of the display 30.

도12를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 폭탄 제어 장치(24)는 신호를 파워 스플리터(200)에 제공하는 GPS 안테나(32)를 포함한다. 파워 스플리터는 콜린스 p코드 GPS(202)와 모토롤라 c 코드 GPS(204)에 출력을 보낸다. 다중 송신기(206)는 R2-232 출력을 내장된 4865L 컴퓨터에 보내고 내장된 486SL 컴퓨터(208)의 컴퓨포트에 출력을 보낸다. 콜린스 p코드 GPS(202)의 RS-232 출력이 4864 컴퓨터(208)의 COM1에 보내어진다.Referring to Fig. 12, according to a preferred embodiment of the present invention, the bomb control device 24 includes a GPS antenna 32 for providing a signal to the power splitter 200. The power splitter sends output to Collins p-code GPS 202 and Motorola c-code GPS 204. Multiple transmitter 206 sends the R2-232 output to the built-in 4865L computer and sends the output to the compute of the embedded 486SL computer 208. The RS-232 output of the Collins p-code GPS 202 is sent to COM1 of the 4864 computer 208.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 폭탄 제어 장치(24)는 시스템 시험 중에 GPS 유도 군수품(12)과 전기적으로 교신하게 하는 시험 포트도 포함한다. 폭탄 제어 장치(24)를 자동으로 작동하게 하기 위해서 전지 파워 공급기(210)가 전원의 내부 소스를 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the bomb control device 24 also includes a test port that allows electrical communication with the GPS guided munitions 12 during system testing. The battery power supply 210 provides an internal source of power to automatically operate the bomb control device 24.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 486 SL 컴퓨터(208)는 제1 PCMCIA 인터페이스(212) 및 제 2 PCMCIA 인터페이스(214)를 갖는다. 제1 PCMCIA 인터페이스(212)는 여분의 PCMCIA 인터페이스이거나 소망하는 어느 특정한 용도에 이용될 수 있다. 바람직하게는 약 20메가바이트의 용량을 갖는 고상 플래쉬 드라이브(216)와 교신하게 하기 위해 제 2 PCMCIA 인터페이스(214)가 사용된다.Also in accordance with a preferred embodiment of the present invention, the 486 SL computer 208 has a first PCMCIA interface 212 and a second PCMCIA interface 214. The first PCMCIA interface 212 may be a redundant PCMCIA interface or may be used for any particular use desired. The second PCMCIA interface 214 is preferably used to communicate with the solid state flash drive 216 having a capacity of about 20 megabytes.

486 SL 컴퓨터(208)는 바람직하게는 트랙볼 또는 마우스 등의 지시 장치에 대한 준비를 포함한다. 한편 터치스크린이나 다른 장치의 지시도 이용될 수 있다. 486SL 컴퓨터는 바람직하게는 LCD 그래픽 디스플레이(230)에 출력을 제공한다.The 486 SL computer 208 preferably includes preparation for a pointing device such as a trackball or mouse. On the other hand, instructions of the touch screen or other device may be used. The 486SL computer preferably provides output to the LCD graphic display 230.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 486SL 컴퓨터(208)는 또한 RF 데이터 링크와 인터페이스/스캔 논리 인테페이스(220)에 데이터를 제공하는 PC 프린터 포트(218)를 더 포함한다. RF 데이터 링크와 인터페이스/스캔 논리 인터페이스는 라디오 수신기(222)와 라디오 안테나(226)를 공유하는 라디오 수신기(222)와 전기적으로 교신한다. 6개의 디스크리트 스위치(228)가 RF 데이터 링크 및 인터링크/스캔 논리 인터페이스(220)에 인풋을 보내고 폭탄 제어 장치가 소망하는 GPS 유도 군수품하고만 교신하도록 폭탄 제어 장치에 고유의 신원 확인 코드의 인풋을 할 수 있게 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the 486SL computer 208 further includes a PC printer port 218 for providing data to the RF data link and interface / scan logic interface 220. The RF data link and the interface / scan logic interface are in electrical communication with a radio receiver 222 sharing a radio receiver 222 and a radio antenna 226. Six discrete switches 228 send input to the RF data link and interlink / scan logic interface 220 and input a unique identification code to the bomb control unit so that the bomb control unit only communicates with the desired GPS guided munitions. To be able.

도13을 참조하여, 폭탄 제어 장치(24)의 초기화 중에 조종사는 먼저 폭탄 제어 장치(24)를 켠다(300). 이는 민간용 GPS 수신기에 의한 제1 획득(302)과 군용 GPS 수신기에 의한 제1 획득(304)을 초래한다. 민간용 GPS 수신기에 의한 제1 획득(302)과 군용 GPS 수신기에 의한 제1 획득(304)은 일반적으로 약 20초 소요된다. 책력이 존재하면(306), 제1 고정(308)이 보내어진다. 책력이 존재하지 않으면(306), 책력이 수집된다(310). 책력의 수집은 대체로 약 12.5분 소요된다. 제1 고정(308) 후에 에페메리스가 수집된다(312). 이는 일반적으로 30초 소요된다. GPS 수신이 개시하고(148) 슈도레인지 수정의 계산(150)이 달성된다. 슈도레인지 수정의 계산에서의 GPS 수신(148)은 일반적으로 약 1Hz의 주파수로 발생한다. 다음에 슈도레인지 수정이 GPS 유도 군수품(12)에 보내어진다.Referring to Fig. 13, during initialization of the bomb control device 24, the pilot first turns on the bomb control device 24 (300). This results in a first acquisition 302 by a civil GPS receiver and a first acquisition 304 by a military GPS receiver. The first acquisition 302 by the civil GPS receiver and the first acquisition 304 by the military GPS receiver generally take about 20 seconds. If the almanac is present (306), the first fixation (308) is sent. If no almanac is present (306), the almanac is collected (310). Almanac collection generally takes about 12.5 minutes. Ephemeris is collected 312 after the first fixation 308. This typically takes 30 seconds. GPS reception commences (148) and calculation of pseudorange correction (150) is achieved. GPS reception 148 in the calculation of the pseudorange correction occurs generally at a frequency of about 1 Hz. Next, the pseudorange correction is sent to the GPS guided munitions 12.

군용 GPS 수신기에 대하여 키가 존재하는지(314)를 검증하기 위한 체크가 이루어진다. 키가 존재하면 제1 고정(316)이 군용 GPS 수신기에 의해 보내어진다. 그렇지 않으면 키가 수집되고(318) 다음에 제1 고정(316)이 보내어진다. 다음에 GPS 수신(320)이 약 1Hz의 속도로 계속된다. 목표물 좌표(322)가 보내져 연속 연산 투하점을 연산(130)할 수 있게 한다. 연속 연산 투하점은 작전 개시 시간을 계산하는(144) 데에 사용된다. 연속 연산 투하점과 작전 개시 시간의 처리는 약 20Hz의 속도로 계속된다. 조종사에게 투하점으로의 바람직한 행선을 지시를 제공하는 방향지시를 연산하고 작전 개시 시간을 계산하는(146) 데에도 연속 연산 투하점 경도 및 위도가 사용된다. GPS 유도 군수품(12)은 투하 준비가 시작할 때까지 계속 스탠바이 모드(148)로 있다.A check is made to verify that a key exists 314 for the military GPS receiver. If there is a key, a first lock 316 is sent by the military GPS receiver. Otherwise the key is collected 318 followed by a first lock 316. GPS reception 320 then continues at a rate of about 1 Hz. The target coordinates 322 are sent to enable operation 130 of the continuous operation drop point. The continuous operation drop point is used to calculate 144 the start time of operation. Processing of the continuous operation drop point and operation start time continues at a speed of about 20 Hz. Continuous calculation point longitude and latitude are also used to calculate 146 a direction indication that provides the pilot with a desired destination to the point of delivery and to calculate the operational start time (146). The GPS guided munitions 12 remain in standby mode 148 until the preparation for release begins.

도14를 참조하여, 본 발명에 의한 GPS 유도 군수품용 테일핀 키트는 MK82/EU2파운드 폭탄 등의 군수품의 후단에 기계적으로 부착할 수 있는 하우징(400)을 포함한다.Referring to FIG. 14, the tail pin kit for GPS guided munitions according to the present invention includes a housing 400 that can be mechanically attached to the rear end of a munition such as an MK82 / EU2 pound bomb.

이하의 MK82/EU2파운드 폭탄의 논의 및 설명은 설명만을 위한 것으로, 제한하고자 하는 것이 아니다. 당업자들은 본 발명의 GPS 유도 군수품이 다양한 다른 현존의 군수품과 함께 이용될 수 있으며 전래의 설계에도 이용하는 것이 바람직하다.The discussion and description of the MK82 / EU2 pound bombs below is for illustrative purposes only and is not intended to be limiting. Those skilled in the art can use the GPS guided munitions of the present invention with a variety of other existing munitions and it is desirable to use them in conventional designs as well.

일렉트로닉스 모듈(402)은 진폭 센서(404), 열전지(406), 램 에어 발생기(408), 라디오(410), 제어 액츄에이터(412), 분리 센서(414) 및 GPS 수신기(416)를 인터페이스하는 전자 회로를 포함한다. 진폭 센서(404)는 적어도 롤링률 자이로스코프를 포함하는 관성 항법 시스템을 내장한다. 열전지(406)는 GPS 유도 군수품(12)의 투하 직전 후와 투하 후에 일렉트로닉스 및 제어 엑츄에이터를 작동하기 위한 파워를 제공한다. 램 에어 발생기(408)가 GPS 유도 군수품(12)의 투하 후에 파워를 제공하거나 열전지(406)의 출력을 증대시킬 수도 있다. 라디오(410)는 폭탄 제어 장치(24)와 교신할 수 있게 한다.The electronics module 402 is used to interface the amplitude sensor 404, the thermocouple 406, the ram air generator 408, the radio 410, the control actuator 412, the isolation sensor 414, and the GPS receiver 416. It includes a circuit. The amplitude sensor 404 incorporates an inertial navigation system that includes at least a rolling rate gyroscope. The thermocell 406 provides power for operating the electronics and control actuators immediately before and after dropping the GPS guided munitions 12. The ram air generator 408 may provide power or increase the output of the thermal cell 406 after the GPS guided munitions 12 are dropped. The radio 410 makes it possible to communicate with the bomb control device 24.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 4개의 별개의 제어 액츄에이터(412)가 독립된 제어 표면 또는 핀(418)에 대하여 제공된다. 이러한 핀의 독립된 제어는 뱅크투턴(bank-to-turn), 스키드투턴(skid-to-turn) 등의 다양한 비행 제어 전략을 사용할 수 있게 한다. 당업자가 주지하는 바와 같이, 4개 미만의 제어 액츄에이터(412)가 사용되는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, four separate control actuators 412 are provided for independent control surfaces or pins 418. Independent control of these pins allows the use of various flight control strategies, such as bank-to-turn and skid-to-turn. As will be appreciated by those skilled in the art, fewer than four control actuators 412 are preferably used.

GPS 유도 군수품(12)의 후단에 위치한 GPS 안테나(48)는 민간용 GPS 수신기(416)를 통해서 GPS 위성으로부터 위치 정보를 수신할 수 있게 한다.A GPS antenna 48 located at the rear of the GPS guided munitions 12 allows for receiving location information from a GPS satellite via a civil GPS receiver 416.

분리 센서(414)는 GPS 유도 군수품(12)의 자동 작동을 초기화하기 위해서 GPS 유도 군수품(12)이 비행기(10)로부터 투하되었다는 지시를 보낸다.Separation sensor 414 sends an indication that GPS guided munitions 12 have been dropped from airplane 10 to initiate automatic operation of GPS guided munitions 12.

도15를 참조하여, 본 발명의 비교예에 의하면, 유도 및 제어 처리기는 40MHz 80106 처리기(500)를 포함하고 무선 주파수 데이터 링크와 GPS 인터페이스 EEPROM/RAM(504), 액츄에이터 인터페이스/파워 앰프(506), 256K 워드 메모리(508) 및 아날로그 디지털 변환기(510)가 모두 CPU 버스(502)에 실려진 CPU 버스 구조체(502)를 사용한다. 전송기(512)와 수신기(514)는 RF 데이터 링크 및 GPS 인터페이스 EEPROM/RAM(504) 와 전기적으로 교신하고 공통의 GPS 안테나(516)를 공유한다. 액츄에이터 인터페이스/파워 앰프는 액츄에이터(518)에 위치 지령을 보내고 그로부터 충분한 피드백을 수신한다. 디지털 변환기(510)로의 아날로그는, 사용될 경우 가속도계, 롤링 자세 센서, 즉 롤링률 자이로스코프(520)로부터 신호를 수신한다.Referring to Fig. 15, according to a comparative example of the present invention, the induction and control processor includes a 40 MHz 80106 processor 500, a radio frequency data link, a GPS interface EEPROM / RAM 504, an actuator interface / power amplifier 506. The 256K word memory 508 and the analog-to-digital converter 510 all use the CPU bus structure 502 mounted on the CPU bus 502. Transmitter 512 and receiver 514 are in electrical communication with RF data link and GPS interface EEPROM / RAM 504 and share a common GPS antenna 516. The actuator interface / power amplifier sends a position command to the actuator 518 and receives sufficient feedback therefrom. The analog to digital converter 510, when used, receives a signal from an accelerometer, a rolling attitude sensor, ie, a rolling rate gyroscope 520.

본 발명의 비교예의 바람직한 실시예에 의하면 유도 및 제어 처리기(500)는 전지(524)에 의해 파워가 공급되고 시험 목적 만으로 사용되는 데이터 링크(522)와 교신한다. 데이터 링크(522)는 폭탄 제어 장치(24)로부터 폭탄을 시뮬레이션하는 데에 이용될 수 있는 안테나를 갖는다.According to a preferred embodiment of the comparative example of the present invention, the induction and control processor 500 communicates with a data link 522 that is powered by the battery 524 and used for testing purposes only. Data link 522 has an antenna that can be used to simulate a bomb from bomb control device 24.

GPS 안테나(528)는 RF 데이터 링크 및 GPS 인터페이스 EEPROM/RAM(504)에 RS232 출력을 제공하는 모토롤라 c 코드 GPS(530)와 교신한다. 열전지(532) 및/또는 램 에어 발생기(534)는 DC-DC 파워 공급기(536)와 정류기 필터 및 전지 스큅(squib)(538)과 협력하여 파워를 공급한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 정류기 필터 및 전지 스큅(538), DC-DC 파워 공급기(536), 모토롤라 c 코드 GPS(530), 유도 및 제어 처리기(500), RF 데이터 링크 및 GPS 인터페이스 EEPROM/RAM(504), 액츄에이터 인터페이스/파워 앰프(506), 256K 워드 메모리(508), 아날로그 디지털 변환기(510), 전송기(512) 및 수신기(514)가 모두 단일의 마더보드(540)에 배치된다. 그러나 당업자 들은 이들 요소의 다른 실시예도 마찬가지로 적당함을 주지할 것이다.The GPS antenna 528 communicates with the Motorola c code GPS 530 which provides an RS232 output to the RF data link and GPS interface EEPROM / RAM 504. Thermocell 532 and / or ram air generator 534 cooperates with a DC-DC power supply 536 and a rectifier filter and battery squib 538 to supply power. According to a preferred embodiment of the present invention, the rectifier filter and battery stack 538, the DC-DC power supply 536, the Motorola c code GPS 530, the induction and control processor 500, the RF data link and the GPS interface EEPROM / RAM 504, actuator interface / power amplifier 506, 256K word memory 508, analog-to-digital converter 510, transmitter 512, and receiver 514 are all disposed on a single motherboard 540. However, those skilled in the art will note that other embodiments of these elements are likewise suitable.

도16을 참조하여, GPS 유도 군수품(12)의 항법 및 비행 제어 시스템의 작동을 설명하는 블록도를 나타낸다. 민간용 GPS 수신기(74)는 예보기(552)에 위치, 속도 및 풍계를 제공하는 항법 필터(550)에 슈도레인지와 롤링률을 보낸다.Referring to Fig. 16, a block diagram illustrating the operation of the navigation and flight control system of the GPS guided munitions 12 is shown. Civilian GPS receiver 74 sends the pseudorange and rolling rate to navigation filter 550 providing position, speed, and wind vane to example 552.

예보기(552)는 1Hz에 100Hz의 신호를 항법 버퍼(554)에 보낸다. 항법 버퍼(544)는 100Hz 위치 속도 및 롤링 신호를 유도기(556)에 보낸다. 유도기(556)는 제어기(558)에 제어 신호를 보낸다. 제어기(558)는 비행 제어 시스템에 핀 제어각을 보내고 항법 필터(550)의 출력을 수신한다. 제어기(558)는 또한 가해진 제어의 측정을 항법 필터(550)에 보낸다. 롤링률 자이로(560)는 출력을 양 항법 필터(550) 및 제어기(558)에 보낸다. 가용하다면 드래그가 계산되어 항법 필터(550)에 보내어질 수 있는 동압 측정기(564)에 가속도계(562)가 출력을 보낼 수도 있다. 동압 측정기(564)는 제어기(558)에 출력을 보낸다.Example 552 sends a signal at 100 Hz to the navigation buffer 554 at 1 Hz. Navigation buffer 544 sends a 100 Hz position velocity and rolling signal to inductor 556. Inductor 556 sends a control signal to controller 558. The controller 558 sends a pin control angle to the flight control system and receives the output of the navigation filter 550. The controller 558 also sends a measurement of the control applied to the navigation filter 550. Rolling rate gyro 560 sends output to both navigation filters 550 and controller 558. Accelerometer 562 may send output to dynamic pressure meter 564 where drag may be calculated and sent to navigation filter 550 if available. The dynamic pressure meter 564 sends an output to the controller 558.

도17을 참조하여 도16의 제어는 항법 칼만 필터(600)에 드래그 앤드 어플라이드(drag and applied) 제어 및 3차원 좌표를 보낸다. 민간용 GPS 수신기인 GPS 인코어 수신기(602)는 항법 칼만 필터(600)에 위치된 속도 시간 데이터 또는 슈도레인지 및 레이트레인지를 항법 칼만 필터(600)에 보낸다. 라디오 수신기(514)는 GPS 인코어 수신기(602) 또는 슈도레인지 및 속도 데이터를 항법 칼만 필터(600)에 보낸다. 항법 칼만 필터(600)는 단기 동작 예보기에 위치 및 속도 데이터를 보내고, 예보기는 항법 버퍼(554)에 1Hz에 100Hz의 출력을 보낸다. 항법 버퍼는 도16에 나타낸 바와 같이 유도기에 출력 신호를 보낸다.Referring to FIG. 17, the control of FIG. 16 sends drag and applied control and three-dimensional coordinates to the navigation Kalman filter 600. GPS in-core receiver 602, which is a civil GPS receiver, sends velocity time data or pseudorange and rate range located in navigation Kalman filter 600 to navigation Kalman filter 600. Radio receiver 514 sends GPS in-core receiver 602 or pseudorange and velocity data to navigation Kalman filter 600. The navigation Kalman filter 600 sends position and velocity data to the short-term motion forecaster, which sends an output of 100 Hz at 1 Hz to the navigation buffer 554. The navigation buffer sends an output signal to the inductor as shown in FIG.

도면에서 기술되고 설명된 GPS 유도 군수품은 본 발명의 현재의 바람직한 실시예 만을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나지 않고도 다양한 수정 및 부가가 이루어질 수 있다. 예를 들어 당업자 들은 다양한 방식의 군수품, 즉 미사일, 폭탄, 포탄 등이 본 발명의 GPS 유도를 이용할 수 있음을 주지할 것이다. 또한 본 발명의 GPS 유도는 공중 발사/낙하 군수품에 한정될 필요는 없다. 따라서 다른 수정 및 부가가 당업자 들에게는 명백할 것이며, 다양한 용도에의 사용에 본 발명을 적용하기 위해서 수행될 수 있을 것이다.It should be understood that the GPS guided munitions described and described in the drawings represent only the presently preferred embodiments of the present invention. Various modifications and additions can be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, those skilled in the art will appreciate that various types of munitions, such as missiles, bombs, shells, etc., can utilize the GPS guidance of the present invention. In addition, the GPS guidance of the present invention need not be limited to air launch / drop munitions. Accordingly, other modifications and additions will be apparent to those skilled in the art and may be carried out to apply the present invention to its use in a variety of applications.

Claims (19)

군수품용 테일핀 조립체(tail fin assembly)에 있어서,In tail fin assembly for munitions, a) 군수품에 부착되는 형상을 가지는 하우징,a) housing shaped to be attached to the munitions, b) 적어도 1개의 비행 제어 표면,b) at least one flight control surface, c) 상기 비행 제어 표면이 움직이도록 하여 상기 군수품을 유도하는 액츄에이터 기구,c) an actuator mechanism for directing the munition by moving the flight control surface; d) 상기 액츄에이터 기구를 제어하는 유도 시스템을 포함하고, 상기 유도시스템은 상기 액츄에이터 기구를 제어하기 위한 위성 위치 결정 시스템(GPS)을 구비하는d) a guidance system for controlling said actuator mechanism, said guidance system having a satellite positioning system (GPS) for controlling said actuator mechanism; 것을 특징으로 하는 테일핀 조립체.Tail pin assembly, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도 시스템은 민간용 GPS 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 테일핀 조립체.And the guidance system comprises a civilian GPS receiver. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 비행기로부터 제어 신호를 수신하는 라디오 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테일핀 조립체.And a radio receiver for receiving a control signal from the airplane. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비행 제어 표면은 적어도 3개의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 테일핀 조립체.And the flight control surface comprises at least three pins. 무기 시스템(weapon system)에 있어서,In a weapon system, a) 비행기,a) airplane, b) 상기 비행기에 착탈 가능하게 부착된 군수품,b) munitions detachably attached to the plane; -상기 군수품은-The munitions are i ) 적어도 1개의 비행 제어 표면,i) at least one flight control surface, ii) 상기 비행 제어 표면이 움직이도록 하여 상기 군수품을 유도하는 액츄에이터 기구,ii) an actuator mechanism for directing the munitions by moving the flight control surface; iii) 상기 액츄에이터 기구를 제어하는 유도 시스템을 포함하고,iii) an induction system for controlling said actuator mechanism, 상기 유도시스템은 상기 액츄에이터 기구를 제어하기 위한 위성 위치 결정 시스템(GPS)을 구비함-Said guidance system having a satellite positioning system (GPS) for controlling said actuator mechanism; c) 상기 군수품과 교신하여, 상기 군수품의 GPS 시스템의 정확도를 향상시키는 유도 정보를 상기 군수품에 제공하는 제어 장치c) a control device that communicates with the munitions and provides the munitions with guidance information that improves the accuracy of the GPS system of the munitions; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 시스템.Weapon system comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어 장치는 상기 군수품의 GPS 수신기보다 정확도가 더 큰 GPS 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 시스템.And the control device comprises a GPS receiver with greater accuracy than the GPS receiver of the munitions. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어 장치는 군용 GPS 수신기를 포함하고, 상기 군수품은 민간용 GPS 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 시스템.The control device includes a military GPS receiver, and the munition includes a civil GPS receiver. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어 장치는 라디오 전송기를 포함하고 상기 군수품은 라디오 수신기를 포함함으로써, 상기 제어 장치로부터 상기 군수품으로의 제어 신호와 유도 데이터의 교신이 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 무기 시스템.And the control device includes a radio transmitter and the munition includes a radio receiver to allow communication of control signals and guidance data from the control device to the munition. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어 장치는 자동 장치(autonomous device)로 구성되는 것을 특징으로 하는 무기 시스템.And the control device is comprised of an autonomous device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어 장치는 비행기 승무원의 다리에 부착되는 형상을 하는 특징으로 하는 무기 시스템.And the control device is shaped to be attached to the leg of an airplane crew. 군수품을 운반하기 위한 방법에 있어서,In a method for transporting munitions, a) 비행기에 군수품을 착탈 가능하게 부착하는 단계,a) detachably attaching the munitions to the plane, b) 라디오를 통해 자동 제어 장치로부터 군수품으로 유도 정보를 교신하는 단계,b) communicating guidance information from the automatic control device to the munitions via radio, c) 비행기로부터 군수품을 투하하는 단계,c) dropping munitions from the plane, d) 위치 결정 시스템을 사용하여 목표물을 향해 군수품을 유도하는 단계d) directing the munitions toward the target using a positioning system 를 포함하는 것을 특징으로 하는 군수품 운반 방법.Military supplies transport method comprising a. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 군수품은 폭탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 군수품 운반 방법.The munitions munitions transport method characterized in that it comprises a bomb. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 자동 폭탄 제어 장치로부터 상기 군수품으로 유도 정보를 교신하는 상기 단계는 군용 GPS 수신기로부터 상기 군수품-여기서, 상기 군수품은 민간용 GPS 수신기를 포함함-에 유도 정보를 교신하는 단계를 포함하며, 상기 정보는 상기 군수품의 유도 시스템의 정확도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 군수품 운반 방법.Said step of communicating guidance information from an automatic bomb control device to said munitions comprises communicating guidance information from a military GPS receiver to said munitions, wherein said munitions comprise a civilian GPS receiver, said information being said A munitions conveying method characterized by improving the accuracy of the munitions guidance system. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제어 장치를 상기 비행기 승무원의 다리에 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군수품 운반 방법.And affixing the control device to the leg of the airplane crew. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 군수품의 자동 제어 장치로부터 유도 정보를 교신하는 상기 단계는 상기 제어 장치로부터 상기 군수품으로 오차 신호를 교신하는 단계를 포함하며, 상기 오차 신호는 상기 군수품의 정확도가 향상되게 하는 것을 특징으로 하는 군수품 운반 방법.The step of communicating the induction information from the automatic control device of the munitions includes communicating an error signal from the control device to the munitions, wherein the error signal allows the accuracy of the munitions to be improved. Way. 비행기에 의해 수송되는 GPS 유도 군수품의 제어 장치에 있어서,In the control device of GPS guided munitions transported by airplane, a) 군용 GPS 수신기,a) military GPS receiver, b) GPS 정보를 상기 제어 장치로부터 상기 GPS 유도 군수품에 전송하는 라디오 전송기b) a radio transmitter for transmitting GPS information from the control device to the GPS guided munitions 를 포함하고,Including, 상기 제어 장치는The control device 상기 비행기를 개조할 필요성을 경감시키기 위하여 자동으로 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.And to operate automatically to alleviate the need for retrofitting the plane. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 민간용 GPS 수신기와, 상기 민간용 GPS 수신기의 출력과 상기 군용 GPS 수신기의 출력을 비교하여 상기 군용 GPS 수신기와 상기 민간용 GPS 수신기의 출력의 차이에 따른 오차 신호를 생성하는 비교 회로를 더 포함하고, 상기 오차 신호는 상기 GPS 유도 군수품의 정확도를 향상시키기 위하여 상기 GPS 유도 군수품의 전송을 위해 상기 라디오 전송기에 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.And a comparison circuit for comparing an output of the civil GPS receiver with an output of the civil GPS receiver and an output of the military GPS receiver to generate an error signal according to a difference between the outputs of the military GPS receiver and the civil GPS receiver. And a signal is provided to the radio transmitter for transmission of the GPS guided munitions to improve the accuracy of the GPS guided munitions. 유도 군수품에 있어서,In judo munitions, a) GPS 수신기,a) GPS receiver, b) 상기 GPS 수신기에 반응하는 액츄에이터 기구,b) an actuator mechanism responsive to said GPS receiver, c) 상기 액츄에이터 기구에 의해 제어되는 복수의 핀,c) a plurality of pins controlled by the actuator mechanism, d) 2개의 다른 핀의 각각에 배치되는 상기 GPS 수신기용 2개의 안테나,d) two antennas for the GPS receiver disposed on each of two different pins, e) 상기 2개의 안테나의 각각에 상기 GPS 수신기를 교대로 접속하는 스위칭 회로e) switching circuit for alternately connecting said GPS receiver to each of said two antennas; 를 포함하고,Including, 상기 2개의 안테나의 사용을 통해서 생성된 위치 정보가 상기 군수품의 롤링 자세를 결정하게 하는 것을 특징으로 하는 유도 군수품.Guided munitions characterized in that the positional information generated through the use of the two antennas determines the rolling attitude of the munitions. 군수품의 정확도를 향상시키는 방법에 있어서,In the method of improving the accuracy of munitions, a) 상기 군수품의 2개의 다른 핀에 부착된 2개의 다른 안테나의 각각으로부터 GPS 신호를 교대로 수신하는 단계와,a) alternately receiving GPS signals from each of two different antennas attached to two different pins of the munition; b) 상기 수신된 GPS 신호를 사용하여 군수품의 위치와 군수품의 롤링 자세를 결정하는 단계와,b) determining a location of the munition and a rolling attitude of the munition using the received GPS signal; c) 군수품의 위치, 군수품의 롤링 자세 및 목표물의 위치를 사용하여 군수품을 목표물에 유도하는 단계를 포함하며, 상기 군수품의 롤링 자세는 상기 군수품을 상기 목표물로 유도하기 위해 비행 제어 표면이 움직이도록 하는c) guiding the munition to the target using the position of the munition, the rolling attitude of the munition, and the position of the target, wherein the rolling attitude of the munition causes the flight control surface to move to guide the munition to the target. 것을 특징으로 하는 군수품 정확도의 향상 방법.Method for improving the accuracy of munitions, characterized in that.
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